Molecular analysis of ergotalkaloid biosynthesis in Claviceps purpurea

• Applicant: Professor Dr. Paul Tudzynski
• Subject Area: Plant Biochemistry and Biophysics
• Term: from 2003 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5405283

Ergotalkaloide, toxische Ergolinderivate, werden von einer Reihe von Vertretern der Ascomyceten-Familie Clavicipitaceae, besonders der Gattung Claviceps, synthetisiert. Die pharmakologisch wichtigen Peptidalkaloide (Ergopeptine) werden u.a. von Claviceps purpurea produziert, während andere Spezies lediglich Lysergsäure und einfache Lysergsäure-Derivate (C. paspali) oder nur Vorstufen der Lysergsäure, die Ergolinalkaloide (C. fusiformis) synthetisieren. Unsere Vorarbeiten haben zur Identifizierung eines "Clusters" von Genen geführt, die an der Peptidalkaloidbiosynthese bei C. purpurea beteiligt sind; u.a. konnten die an der Synthese des Peptidanteils beteiligten nichtribosomalen Peptidsynthase (NRPS)-Gene bei einem Ergotamin-produzierenden Stamm funktional charakterisiert werden. Hier soll die Analyse der Cluster-Gene erweitert werden; schwerpunktmäßig sollen weitere NRPS-Gene des Clusters funktional untersucht werden, auch im Vergleich verschiedener C. purpurea-Stämme mit unterschiedlichen Peptidalkaloid-Spektren, um die Grundlagen der Diversität der Peptidalkaloide innerhalb der Art C. purpurea ("chemische Rassen") aufzuklären. Die hier gewonnenen Daten sollen genutzt werden, um bei anderen Claviceps-Spezies (C. paspali, C. fusiformis) Vorhandensein und Funktionalität der Biosynthesegene zu analysieren. Damit soll die Evolution des Biosyntheseweges der Ergotalkaloide innerhalb der Gattung Claviceps untersucht werden.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1152: Evolution of Metabolic Diversity
• International Connection: Czech Republic
• Participating Person: Dr. Sylvie Pazoutová