Biochemie der Cumarinbiosynthese

• Antragsteller: Professor Dr. Ulrich Matern
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5414159

Der Weg der Biosynthese von Furanocumarinen ist durch Vorstufenexperimente bekannt. Zimtsäure wird zur 4-Cumarsäure hydroxyliert und zum Umbelliferon umgesetzt, das prenyliert und unter Zyklisierung des Prenylrestes in (+)-Marmesin überführt wird; weitere oxidative Veränderungen bzw. Methoxylierungen führen zu den verschiedenen Psoralenen. Individuelle Schritte dieser Sequenz wurden in vitro durchgeführt und die Beteiligung von mehreren labilen P450 Monooxygenasen (CYPs) nachgewiesen, wobei der Mechanismus der Umbelliferon-Synthese noch offen ist. Der größte Teil der enzymatischen Daten wurde von der eigenen Gruppe erarbeitet, wobei eine überraschende Spezifität der CYPs mit z.T. ungewöhnlicher katalytischer Aktivität nachgewiesen werden konnte. Psoralene sind als toxische Allelochemikalien beschrieben, und die Klonierung der relevanten Gene ("environmental response genes") würde eine Klassifizierung und erste Aussagen zu ihrer Verwandtschaft auch unter dem Blickwinkel der Koevolution mit detoxifizierenden Insekten ermöglichen. Enzyme der Cumarinbiosynthese sollen aus Elicitor-induzierten Ammi majus und Ruta graveolens Zellkulturen kloniert werden. Dabei stehen die CYPs im Zentrum des Forschungsvorhabens, aber auch O-Methyltransferasen und eventuell aromatische Prenyltransferasen sollen einbezogen werden. Bemerkung der Gerschäftsstelle: Ein ähnliches Projekt wurde im Schwerpunktprogramm "Evolution metabolischer Diversität" (1152) vorgelegt und dort abgelehnt. Es wurde allerdings die Möglichkeit eingeräumt, eine überarbeitete Neufassung im Normalverfahren einzureichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen