Biosynthese von bizyklischen polyprenylierten Phlorbenzophenonen in Hypericum sampsonii

• Antragsteller: Dr. Benye Liu
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 532485639

Polyzyklische polyprenylierte Acylphloroglucinole (PPAPs) sind pflanzliche Naturstoffe mit herausfordernden chemischen Strukturen und bedeutsamen biologischen Aktivitäten. Ihre Biosynthese ist wenig verstanden. Der Acylphloroglucinol-Kern der PPAPs durchläuft schrittweise Prenylierungsreaktonen. Die angehefteten Seitenketten, so wurde vorgeschlagen, zyklisieren intramolekular zu überbrückten bizyklischen Produkten (BPAPs). Ähnliche Reaktionen sollen zur Bildung von käfigartigen PPAPs führen. PPAPs lassen sich weiter subklassifizieren in Verbindungen vom Typ A und Typ B in Abhängigkeit von der relative Position der Acyl-Gruppe. Eine Pflanze, die reich an komplexen PPAPs ist, ist Hypericum sampsonii, eine Chinesische Arzneipflanze. Ihre PPAPs enthalten gewöhnlich den Benzoyl-Rest als Acyl-Gruppe, d.h. sie sind Phlorbenzophenon-Derivate. H. sampsonii-Pflanzen enthalten Nemoroson (Typ A BPAP) und 7-epi-Clusianon (Typ B BPAP) als Hauptinhaltsstoffe. Das Anfügen von Prenyl-Gruppen an den Phlorbenzophenon-Kern wird durch aromatische Prenyltransferase (aPT)-Enzyme katalysiert. Vergleichende Transkriptom-Analysen erbrachten 32 aPT-Kandidaten. Ein funktionelles Screening enthüllte eine multifunktionale aPT, die 7-epi-Clusianon bildet, indem sie sowohl die intramolekulare Zyklisierung des triprenylierten Phlorbenzophenon-Substrats als auch das Anfügen eines Prenyl-Rests katalysiert. Die Zielsetzungen des vorliegenden Antrags umfassen (1) die Identifizierung von aPTs, welche die Bildung des isomeren Nemorosons und drei vorgeschaltete Prenylierungsschritte katalysieren, (2) die Charakterisierung der kinetischen und regulatorischen Eigenschaften und (3) die Detektion von für die Regiospezifitäten verantwortlichen Aminosäuren mittels Homologie-Modellierung, Substrat/Produkt-Docking und ortsspezifische Mutagenese.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Ludger Beerhues