essenzielle Aminosäure

Fops und Dims: Graminizide
Selektivität
• ACCase-Hemmer (FOPs und DIMs) selektiv für Gräser,
keine Wirkung auf Dicots
• Wenn Einsatz in Getreide, muss Antidot zugegeben werden
• Nur das R-Racemat ist aktiv, Reinigung bewirkt Halbierung
der Aufwandsmenge
• Dicots enthalten in Clp procaryontische ACCase aus
mehreren Untereinheiten, im Cytosol eucaryontische
ACCase.
• Monocots haben eucaryontische ACCase in Clp und
Cytosol, keine prokaryontische !
• Verlust in der Evolution, Import des Gens in Clp
Wenn man 2 unterschiedliche
Gene hat…
Biosynthese verzweigtkettiger
Aminosäuren
Sulfonylharnstoffe wirken auf
Menschen
• Wirksame Diabetes-Medikamente seit 1955,
wirken auf Protonenpumpen
• Zufällige Entdeckng der herbiziden Wirkung
auf ALS
• Wirkungsmechanismen sind unterschiedlich
• Zellkulturstudien: essenzielle Aminosäuren
werden bereitgestellt
Eine essenzielle Aminosäure (lebensnotwendige Aminosäure) ist eine Aminosäure, die
ein Organismus benötigt, aber nicht selbst aus elementaren Bestandteilen aufbauen
kann. Wenn diese Aminosäuren nicht Bestandteil der Nahrung sind, kann der Organismus
auf Dauer nicht überleben. Jeder Organismus hat eigene Anforderungen; autotrophe
Organismen sind in der Regel fähig, alle ihre Aminosäuren selbst aufzubauen. Für den
Menschen gelten Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin, Tryptophan
und Valin als essenzielle Aminosäuren. Arginin und Histidin sind für Heranwachsende
oder während der Genesung essenziell.
Aminosäuren
Nagetiere bemerken es innerhalb von 20 min, wenn ihnen essenzielle Aminosäuren
fehlen (Science 307, 1776fff)
ALS Inhibitor
Sulfonylharnstoffe: herbizide Wirkung
auf Pflanzen
• Beeinflussen nicht die
Samenkeimung
• 1. Tag: Wachstumsstillstand,
Hemmung der DNA-Synthese
• 2. Tag: Absterben terminaler
Vegetationskegel
• 1 Woche:
Anthocyanverfärbung,
Nekrosen
• Absterben nach 1-3 Wochen
(lösl-Pool der AS)
• Rüben reagieren noch auf
geringste Spuren z.B. 0,1 g/ha
Chlorsulfuron
Chlorsulfuron
Wirkstoffe
Imidazolinone
Sind auch ALS inhibitoren
Wirkmechanismen am Enzym
• What are Sulfonylurea Herbicides?
• Sulfonylureas are a family of environmentally compatible herbicides
that were discovered by DuPont Crop Protection in 1975 and first
commercialized for wheat and barley crops in 1982. They have now
been developed and commercialized worldwide in all major
agronomic crops and for many specialty uses (e.g., rangeland/
pasture, forestry, vegetation management).
• In 1989, there were 375 patents issued to 27 agrochemical
companies covering tens of millions suspected biologically active
structural variations (Brown, 1990).
• Sulfonylureas represent a major advance in global crop protection
technology and have revolutionized weed control by introducing a
unique mode of action.
• Specifically, these compounds interfere with a key enzyme required
for weed cell growth — acetolactate synthase.
• Furthermore, sulfonylureas are compatible with the global trend
toward postemergence weed control and integrated pest
management.
Nachbaurisiko – Sulfonylharnstoffe
Sulfonylharnstoffe und Herbizide mit dem gleichen Wirkungsmechanismus (ALS-Inhibitoren) zeichnen sich durch
ein hohes Wirkungspotential bei extrem geringen Wirkstoffaufwand (z.B. 6 g/10.000 m²) aus. Häufig besitzen die
verschiedenen Wirkstoffe eine Wirkung gegen dikotyle und
monokotyle Unkräuter.
Während es einzelne Wirkstoffe mit vorwiegender Wirkung
gegen zweikeimblättrige Unkräuter gibt (z.B. Amidosulfuron, Prosulfuron, Tribenuron, Tritosulfuron), besitzen
Wirkstoffe zur Ungrasbekämpfung immer auch eine
Unkrautwirkung. Ähnlich verhält es sich mit der
Wirkstoffaufnahme. Während es zwar Sulfonylharnstoffe
mit einem hohen Wirkungsweg über die Blattaufnahme
gibt, ist dennoch immer eine Wirkstoffaufnahme über die
Wurzeln, d.h. eine Bodenwirkung, möglich.
Die geringe Aufwandsmenge kann
problematisch werden:
Nachbaurisiko
Vorsicht: Nachfrucht !
Zuckerrüben-Toxizität
Metabolismus von Sulfonylharnstoffen
Resistente ALS
Sulfonylharnstoffe
Metabolische Resistenz: der Transport der entgifteten Wirkstoffe wird erhöht
Zentrale Rolle des Chloroplasten
• Alle pflanzlichen AS erhalten ihren Stickstoff
(Amino-) aus dem Glutamat im Chlp-Stroma
(Glutamin-Synthase und Glutamat Synthase)
• Arg, Pro aus Glutamat
• Asp ist Startpunkt für Met, Thr, Lys und
verzweigtkettige AS
• Aromatische AS Trp, Phe, Tyr aus Erythrose-4phosphat
• His aus Ribose 5-phosphat
Essenzielle Aminosäuren
• Pflanzen in der Lage die AS Histidin, Isoleucin,
Leucin, Lysin, Methionin, Threonin, Tryptophan,
Phenylalanin und Valin zu synthetisieren
• Inhibitorstudien mit Mikroorganismen führten zu
neuen Produkten in den 70ern
• Aber: immer noch fehlen Infos über Subzelluläre
Lokalisation, Regulation und
Entwicklungssteuerung: Herbizide zuerst als
Modellsubstanzen in der Forschung