Glutamin syntetázy a jejich role v metabolismu dusíku v prýtu rostlin

Abstract

Glutamin syntetáza je klíčový enzym pro asimilaci amonných iontů a biosyntézu glutaminu v rostlinách. Amonné ionty jsou důležitým meziproduktem metabolismu dusíku, ve zvýšené koncentraci jsou však pro rostlinu toxické. Správné fungování glutamin syntetázy je pro rostlinu životně důležité - glufosinát, specifický inhibitor glutamin syntetázy, účinkuje jako totální herbicid. Glutamin syntetáza se uplatňuje v řadě významných metabolických procesů: při primární asimilaci dusíkatých živin, při reasimilaci amonných iontů během fotorespirace či metabolismu fenylpropanoidů a při remobilizaci dusíku při tvorbě semen, během klíčení nebo senescence. Podle lokalizace v buňce se glutamin syntetázy krytosemenných rostlin dělí na plastidovou (GS2), která je kódována zpravidla jedním genem, a na cytosolickou (GS1), kterou kóduje rodina několika genů. Jednotlivé isoformy glutamin syntetáz mají rozdílnou lokalizaci v rámci rostlinných orgánů a pletiv, liší se způsobem regulace a úlohou v metabolismu dusíku. Klíčová slova: plastidová a cytosolická glutamin syntetáza, asimilace amonných iontů, metabolismus dusíku, fotorespirace

Glutamine synthetase is a key enzyme for ammonium assimilation and glutamine biosynthesis in plants. Ammonium ions are important intermediates in nitrogen metabolism, but their elevated concentration is toxic to plants. Correct function of glutamine synthetase is essential to plant life - glufosinate, a specific inhibitor of glutamine synthetase acts as a total herbicide. Glutamine synthetase is involved in a number of important metabolic processes: primary assimilation of nitrogen nutrients, in reassimilation of ammonium ions released during photorespiration or metabolism of phenylpropanoids and in nitrogen remobilization in developing seeds, during germination or senescence. According to localization in the cell glutamine synthetases in angiosperms are divided into the plastid form (GS2), which is typically encoded by a single gene, and the cytosolic form (GS1), which is encoded by a small multigene family. The various isoforms of glutamine synthetases have different location within plant organs and tissues, ways of regulation and role in nitrogen metabolism. Keywords: plastid and cytosolic glutamine synthetase, ammonium assimilation, nitrogen metabolism, photorespiration