Fenilalanin Amonyak Liyaz (PAL) Fenilalanin Amonyak Liyaz (PAL) , ayçiçeğinde (Helianthus annuus) fenilpropanoid metabolizmasının başlangıç enzimi olup, savunma, lignin sentezi, renk pigmentleri (antosiyanin/flavonoid) üretimi ve stres toleransı gibi çok önemli biyolojik süreçlerde görev alır. Bu enzim, fenilalanin amino asidinden trans-sinnamik asit oluşturur ve böylece ikincil metabolit sentezinin ilk adımını başlatır.
1. Enzimin Tanımı ve Tepkimesi
Özellik Açıklama
Tam Adı Phenylalanine Ammonia-Lyase (EC 4.3.1.24)
Tepkime L-Fenilalanin → trans-Sinnamik Asit + NH₃
Görev Fenilalanin amino asidinden fenilpropanoid iskeletini başlatmak
Kofaktör Fe²⁺ ve Mn²⁺ iyonları
Lokalizasyon Sitoplazma ve kloroplast çevresi
2. Fenilpropanoid Yolak Özet Şeması
Fenilalanin
↓ (PAL)
Sinnamik Asit
↓
p-Kumarik Asit → Flavonoidler, Antosiyaninler, Lignin, Tanenler
PAL , bu zincirin ilk halkasıdır. Böylece bitki;
Savunma bileşikleri (fitolaleksinler, fenoller),
Yapısal polimerler (lignin, suberin),
Renk pigmentleri (antosiyanin, flavonoid) üretimini başlatır.
3. Ayçiçeğinde Fizyolojik Rolleri
Süreç PAL Aktivitesi Etki
Fungal enfeksiyon (Sclerotinia, Alternaria) Artar Fenolik savunma bileşikleri sentezlenir
UV ve ışık stresi Artar Flavonoid üretimi ve fotoproteksiyon
Kuraklık ve tuz stresi Artar Antioksidan fenoller birikir
Yaralanma ve mekanik stres Artar Lignin sentezi artar, doku sertleşir
Tohum olgunlaşması Orta seviye Lignifikasyon ve kabuk dayanıklılığı artar
4. PAL Gen Ailesi (Ayçiçeği)
Gen Ekspresyon Alanı Görev
HaPAL1 Yaprak ve sap UV ve patojen yanıtı
HaPAL2 Kök Tuz ve kuraklık dayanımı
HaPAL3 Çiçek ve tohum Flavonoid sentezi, renk oluşumu
HaPAL4 Genç dokular Hücre duvarı lignifikasyonu
5. Hormon ve Sinyal Etkileşimleri
Hormon / Sinyal Etki Sonuç
Salisilik Asit (SA) Güçlü aktivatör Patojen savunma genlerini tetikler
Jasmonik Asit (JA) Aktivasyon Yara ve böcek saldırısına yanıt
Etilen (ETH) Sinerjik Lignin üretimiyle dokusal sertleşme
Abscisik Asit (ABA) Düzenleyici Stres koşullarında fenol üretimini yönlendirir
6. Moleküler Özellikler
Özellik Bilgi
Protein Uzunluğu 720–740 amino asit
Moleküler Ağırlık 77–83 kDa
pI (izoelektrik nokta) 6.1–6.5
Optimum pH 8.5–9.0
Optimum Sıcaklık 35–40 °C
Kofaktör Fe²⁺, Mn²⁺
Yapısal Motif Ala-Ser-Gly-Lys (aktif bölge çevresi)
7. PAL Aktivitesini Artıran Faktörler
UV ışığı
Yaralanma / mekanik stres
Salisilik asit uygulamaları
Patogen saldırısı (Sclerotinia sclerotiorum, Botrytis cinerea)
Fungal elicitor’lar (kitin, glukan)
8. Tarımsal ve Biyoteknolojik Önemi
Uygulama Amaç Etki
Hastalık Direnci Geliştirme PAL gen ekspresyonunu artırma Mantar ve bakteri direnci artar
Antioksidan Zenginlik Flavonoid üretimini tetikleme Besin değeri ve dayanıklılık artışı
Bitki Islahı PAL gen seçilimi UV ve tuz toleransı yüksek hatlar
Endüstriyel Kullanım Fenolik bileşik üretimi Doğal antioksidan ve boya hammaddesi
9. Özetle
Fenilalanin Amonyak Liyaz (PAL) , ayçiçeğinde fenolik savunma sisteminin ve lignin sentezinin anahtar enzimidir.
Salisilik asit ve jasmonat sinyalleriyle aktive olur.
Bitkinin hastalık, UV, tuz ve kuraklık stresine dayanıklılığını artırır.
PAL gen ailesi (HaPAL) , hem biyotik hem abiyotik stres yönetiminde kritik rol oynar.
