Bilgi Bankası

Fosfoenolpirüvat karboksilaz (PEP-karboksilaz)

Fosfoenolpirüvat Karboksilaz (PEPC), ayçiçeğinde (Helianthus annuus) karbon fiksasyonu, organik asit sentezi ve azot–karbon metabolizmasının dengelenmesi süreçlerinde kritik rol oynayan bir enzimdir.
Fotosentezle doğrudan ilişkili olan bu enzim, PEP (fosfoenolpirüvat) molekülünü oksaloasetata (OAA) dönüştürür ve özellikle karbon metabolizmasının merkezi kontrol noktası olarak görev yapar.

1. Enzimin Tanımı ve Tepkimesi

Özellik Açıklama
Tam Adı Phosphoenolpyruvate Carboxylase (EC 4.1.1.31)
Kısaltma PEPC
Tepkime Fosfoenolpirüvat + HCO₃⁻ → Oksaloasetat + Pi
Görev Karbon fiksasyonu ve organik asit üretimi
Kofaktör Mg²⁺, Mn²⁺
Lokalizasyon Sitoplazma (özellikle mezofil hücrelerinde)

2. Fotosentetik Rolü

Ayçiçeği bir C₃ bitkisi olmasına rağmen, PEPC enzimi:

  • Fotosentetik karbon metabolizmasında yardımcı bir rol oynar,

  • CO₂ yeniden fiksasyonu sağlar,

  • Fotorespirasyonu azaltıcı mekanizma olarak çalışabilir.

-Ana reaksiyon zinciri:

PEP + HCO₃⁻ → (PEPC) → OAA → Malat → TCA döngüsü / NADPH üretimi

3. Ayçiçeğinde PEPC İzotipleri
İzotip Lokalizasyon Görev
HaPEPC1 Yaprak Fotosentetik CO₂ fiksasyonu ve pH dengesi
HaPEPC2 Kök Organik asit sentezi, kök solunumu
HaPEPC3 Tohum Yağ asidi sentezine karbon temini
HaPEPC4 Çiçek dokusu Enerji ve karbon akışı düzeni

4. Fizyolojik Rolleri
Süreç PEPC Aktivitesi Etkisi
Fotosentez Artar CO₂ fiksasyonu ve karbon geri dönüşümü
Solunum Artar OAA üretimi ile TCA döngüsü desteklenir
Azot metabolizması Artar Glutamat–aspartat döngüsüne katkı
Stres (kuraklık, tuz, sıcaklık) Artar Osmoregülasyon ve redoks dengesi
Tohum olgunlaşması Artar Lipid sentezinde karbon kaynağı sağlar

5. Hormon ve Metabolik Düzenleme
Düzenleyici Etki Açıklama
Abscisik Asit (ABA) Artırıcı Stres koşullarında PEPC aktivasyonu
Salisilik Asit (SA) Artırıcı Antioksidan savunma ile koordinasyon
Sitokinin (CK) Düzenleyici Karbon–azot dengesini optimize eder
Etilen (ETH) Artırıcı Hipoksik koşullarda enerji metabolizması
Malat (ürün) Geri besleme baskısı Negatif düzenleyici etkili metabolit

6. PEPC Gen Ailesi (Ayçiçeği)
Gen Tip İfade Edildiği Doku Fonksiyon
HaPEPC1 Fotosentetik Yaprak CO₂ fiksasyonu
HaPEPC2 Non-fotosentetik Kök Organik asit üretimi
HaPEPC3 Non-fotosentetik Tohum Yağ sentezine karbon sağlar
HaPEPC4 Stres yanıtlı Yaprak / gövde Osmotik denge ve enerji üretimi

7. Moleküler Özellikler
Özellik Bilgi
Protein Uzunluğu 960–980 amino asit
Moleküler Ağırlık 100–110 kDa
Optimum pH 8.0–8.5
Optimum Sıcaklık 30–35 °C
Kofaktör Mg²⁺, Mn²⁺
İnhibitörler Malat, Aspartat
Aktivatör Glukoz-6-fosfat (G6P), Sakkaroz fosfat

8. Diğer Enzimlerle Etkileşim
Enzim İlişki Etki
Malat Dehidrogenaz (MDH) OAA → Malat dönüşümü TCA döngüsüne karbon akışı
Pirüvat Kinaz (PK) Substrat ilişkisi Glikoliz sonrası PEP oluşumu
Fumaraz TCA entegrasyonu Malat dönüşüm zinciri
Glutamat Sentetaz (GOGAT) Azot-karbon bağlantısı OAA → Aspartat üretimi

9. Tarımsal Önemi
Uygulama Amaç Etki
Stres toleransı PEPC aktivitesini artırmak Kuraklık ve tuza dayanıklılık
Verim artırımı Karbon fiksasyon verimliliği Fotosentez ve büyüme artışı
Azot verimliliği PEPC–GOGAT koordinasyonu Azot-karbon dengelemesi
Yağ kalitesi Tohum PEPC aktivitesi Lipid sentezine daha fazla karbon akışı

10. Özetle

  • Fosfoenolpirüvat Karboksilaz (PEPC), ayçiçeğinde karbon–azot entegrasyonunun merkezindedir.

  • C₃ bitkisi olmasına rağmen ayçiçeğinde CO₂ geri fiksasyonu ve stres adaptasyonu süreçlerinde aktif görev yapar.

  • ABA, SA, CK gibi hormonlarla düzenlenir.

  • Tarımsal olarak, yüksek PEPC aktivitesi, verim, stres dayanımı ve yağ sentezi ile doğrudan ilişkilidir.

İlaç Önerileri