Hergert, U: Erkenntnisse zur Evolution

OpDHs determinieren könnten. Das ist vermutlich primär darauf zurückzuführen, dass Mollusken-, Anneliden- und Sipunculiden-OpDHs definierter Aminosäurespezifität sich mehrfach unabhängig aus einem gemeinsamen Vorläuferenzym möglicherweise breiter Aminosäuretoleranz entwickelten. Die gleiche oder ähnliche Substratspezifität von Alo/StrDHs, ODHs bzw. TaDHs aus nicht unmittelbar verwandten Arten besitzt somit wahrscheinlich eine unterschiedliche molekulare Grundlage.
Die Invertebraten-OpDHs des Mollusken-, Anneliden- und Sipunculiden-Typs bilden mit der N-(1-D-Carboxyethyl)-L-Norvalin-Dehydrogenase (CENDH) aus Arthrobacter spec., Ti-Plasmid-codierten Opinsynthasen aus Agrobacterium tumefaciens und anderen mutmasslichen (D,L)-OpDHs eine möglicherweise auf tierische Organismen, Eubakterien und Pilze beschränkte Enzymfamilie. Zu den nächsten in öffentlichen Sequenzdatenbanken erfassten Verwandten der OpDHs höherer Invertebraten gehören plasmidcodierte Rhizobienproteine unbekannter Funktion, von denen offenbar zumindest eins relevant für die symbiotische Beziehung zwischen Rhizobien und Leguminosen ist. Wahrscheinlich besteht auch eine entfernte Verwandtschaft zu langkettigen Mannitol-2-Dehydrogenasen sowie NADH-abhängigen Glycerin-3-Phosphatdehydrogenasen.
Bei den ersten CENDH-ähnlichen OpDHs handelte es sich möglicherweise um Opinsynthasen, die im Dienst der Eisenassimilation oder der zellulären Redoxregulation fakultativ anaerober Bakterien standen. Durch ihre Aktivität könnte es in den Habitaten entsprechender Bakterien zu einer allmählichen Akkumulation von N-(Carboxyalkyl)-Aminosäuren gekommen sein, de sekundär die Evolution von Opinoxidasen ernährungsphysiologischer Bedeutung nach sich zog. CENDH-ähnliche OpDHs gelangten vermutlich durch einmaligen (jedenfalls nach bisherigem Kenntnisstand nicht mehrfach unabhängig erfolgreichen) horizontalen Gentransfer aus einem (a-)proteobakteriellen Donor in einen gemeinsamen (eu-)metazoischen Vorläufer der heutigen Mollusken, Anneliden und Sipunculiden. Vielleicht wurde die OpDH eines in symbiotischer oder parasitischer Gemeinschaft zu einer marinen Makroalge lebenden, daneben aber auch als Epiphyt, Symbiont oder Parasit anderer Eukaryonten auftretenden photosynthetischen Bakteriums übertragen, das in seinen Eigenschaften rezenten aeroben anoxygenen Photoheterotrophen aus der marinen Roseobacter-Gruppe ähnelte und das Enzym für redoxregulatorische Zwecke im Kontext
des photosynthetischen Elektronenflusses nutzte. Die Fixierung des bakteriellen OpDH-Gens im Genom eines ursprünglichen marinen Metazoons wurde wahrscheinlich dadurch begünstigt, dass dieser Organismus in seinen Geweben über hohe Konzentrationen freier Aminosäuren verfügte und L-Argininphosphat als Phosphagen nutzte. Da der OpDH-Transfer vermutlich bereits vor der Aufspaltung von Proto- und Deuterostomiern erfolgte, ist davon auszugehen, dass rezente Bilaterier, die nicht über OpDHs verfügen, ihre alternativen Pyruvatoxidoreduktasen im Verlauf ihrer Stammesgeschichte sekundär verloren haben.