Epithiospecifier-Proteine
Epithiospecifier-Proteine (ESP) sind spezifische Proteine, die in Pflanzen (insbesondere in Kreuzblütlern; Brassicaceae) vorkommen. Sie spielen eine zentrale Rolle im Stoffwechsel der Glucosinolate, einer Gruppe sekundärer Pflanzenstoffe, die für ihre Abwehrmechanismen gegen Schädlinge und Krankheiten bekannt sind. ESP beeinflussen die enzymatische Umwandlung von Glucosinolaten durch die Myrosinase.
Glucosinolate sind schwefelhaltige Verbindungen, die in Pflanzen als inaktive Speicherstoffe vorliegen. Bei Zellschädigung, beispielsweise durch Fraßfeinde, werden diese durch das Enzym Myrosinase hydrolysiert. Der Reaktionsverlauf ist jedoch stark von weiteren Faktoren beeinflusst, darunter auch die Anwesenheit von Epithiospecifier-Proteinen.
ESP fördern die Bildung von Epithionitrilen und Thiocyanaten, indem sie den Reaktionsmechanismus der Myrosinase so steuern, dass keine Isothiocyanate entstehen. Diese Umwandlung wird durch spezifische Bindungsstellen in den ESP ermöglicht, die das Reaktionsintermediat stabilisieren und die Umlagerung zu Isothiocyanaten verhindern.
Die Funktion von Epithiospecifier-Proteinen ist eng mit der Abwehrstrategie von Pflanzen verbunden. Isothiocyanate, die bei der Hydrolyse von Glucosinolaten entstehen können, wirken toxisch auf viele Insekten und Mikroorganismen. Epithionitrile und Thiocyanate hingegen haben oft eine geringere Toxizität, können aber ebenfalls als Abwehrstoffe wirken. Die Variation der Abbauprodukte ermöglicht es Pflanzen, ihre chemischen Abwehrmechanismen flexibel an unterschiedliche Fraßfeinde und Umweltbedingungen anzupassen.
Die Erforschung von Epithiospecifier-Proteinen ist von großem Interesse für die Landwirtschaft und Lebensmittelwissenschaft. Da die durch ESP beeinflussten Abbauprodukte der Glucosinolate die sensorischen Eigenschaften (z. B. Geschmack und Geruch) sowie die gesundheitlichen Wirkungen von Kreuzblütler-Gemüse beeinflussen, könnten diese Proteine in der Züchtung neuer Pflanzensorten eine Rolle spielen. Zudem könnten sie helfen, Pflanzen mit optimierten Abwehrstrategien gegen Schädlinge zu entwickeln.