Metallhomöostase in Arabidopsis thaliana

Pflanzen haben ein Netzwerk von homöostatischen Mechanismen entwickelt, um die Verfügbarkeit von essenziellen Metallen in der Zelle und den schädlichen Einfluss von nicht-essenziellen Metallen zu regulieren. Eine wichtige Funktion in diesem Metallhomöostase-Netzwerk haben die Phytochelatinsynthasen (PCS), die nicht-essenzielle Metalle wie z.B. Cd2+ durch die Bildung von Phytochelatinen (PC) entgiften. Untersuchungen zum Einfluss der PC-Defizienz in Arabidopsis-Mutanten geben einen wichtigen Hinweis, dass die PCS an der Detoxifizierung und Akkumulation von essenziellen Metallen wie dem Zn2+ beteiligt sein könnten. Diese Funktion erklärt möglicherweise ihre evolutionäre Konservierung im Pflanzenreich. Entscheidend für die Metallaktivierung der PCS sind bestimmte Cysteine im C-terminalen Bereich, die verantwortlich für die katalytische Aktivität sind. Eine Komplexierung von z.B. Cd2+ erfolgt über diese Cysteine, wogegen Metalle wie Zn2+ im N-terminalen Bereich binden könnten. Eine Funktion der zweiten PCS in Arabidopsis ist noch unklar. Interessant sind diese Untersuchungen in Hinblick auf genetische Veränderung von Nutzpflanzen, ein Mittel im Kampf gegen Nährstoffdefizienz weltweit.