zur Suche springenzur Navigation springenzum Inhalt springen

Biosynthese und Funktion pollenspezifischer Phenolamide und Flavonolglycoside

Arabidopsis Pollen akkumuliert, wie der Pollen vieler anderer Pflanzen auch, zwei Gruppen von Phenylpropanen: Pollen-spezifische Flavonoldiglycoside (Sophoroside) und Trishydroxyzimtsäure-Spermidinkonjugate (Phenolamide). Neben der strukturellen Identifizierung dieser Pollen-spezifischen Konjugate, der sub-zellulären Lokalisation daran beteiligter Enzyme (Abbildung 1) und der Ermittlung der im Tapetum lokalisierten Biosynthesewege (Abbildung 2) gilt unser Augenmerk zurzeit dem Transport dieser Substanzen mittels co-exprimierten MATE oder ABC-Transportern auf die Pollenoberfläche. Obwohl beide Substanzklassen auf den Pollen fast aller Angiospermen vorkommen, gestaltet sich bislang die Suche nach einer Funktion schwierig. Von UV-Schutz und der gezielten Abwehr pollen-pathogener Mikroorganismen, bis hin zur Erhöhung struktureller Resistenz der Pollenwand und Vitalität des keimenden Pollens sind zahlreiche Szenarien denkbar. Eine neu entwickelte Analytik erfasst zudem auch kleinste Polyaminmengen quantitativ und erlaubt neben der Analyse der Phenylpropane auch Einblicke in die für die Pollenentwicklung essentielle Polyaminbiosynthese, neben der Transkriptebene jetzt auch auf der Metabolitenebene.

Abb. 1. Lokalisation der kationen-unabhängigen COMT1 (grüne Fluoreszenz) in der Epidermis der Antheren, das Tapetum ist nicht markiert.
Abb. 1. Lokalisation der kationen-unabhängigen COMT1 (grüne Fluoreszenz) in der Epidermis der Antheren, das Tapetum ist nicht markiert.
Abb. 2. Biosynthesewege zur Akkumulation der wesentlichen Phenylpropane im Tapetum von Arabidopsis.
Abb. 2. Biosynthesewege zur Akkumulation der wesentlichen Phenylpropane im Tapetum von Arabidopsis.

Biosynthese des Piperins im schwarzen Pfeffer (Piper nigrum)

Im Rahmen dieses Antrags soll die Biosynthese von Piperin und Piperamiden in Früchten des kommerziell genutzten Schwarzen Pfeffers (Piper nigrum) geklärt werden. Piperamide sind charakteristische Hydroxyzimtsäureamide, die maßgeblich für den scharfen Geschmack dieses Gewürzes verantwortlich sind. Durch eine Kombination von klassischer organischer Synthese und Enzymologie mit modernen biochemischen und molekularen Methoden, sollen relevante, aber bislang noch weitgehend unbekannte enzymatische Schritte geklärt werden. Dazu zählen die Kettenverlängerung der Hydroxyzimtsäuren, die Amidbildung zum Piperin durch eine Piperin Synthase auf der Stufe von Piperoyl Coenzyme A und die Ausbildung der für Piperin charakteristischen Methylendioxygruppe am Aromaten. Basierend auf klassischer Enzymreinigung im Falle der Piperin-Synthase, Datenbank-Recherchen, und Vergleich der RNA-seq Profile von Früchten, Blättern und Wurzeln, die wenig oder kein Piperin enthalten, sollen die entsprechenden Piperin-Biosyntheseenzyme und -gene identifiziert und funktionell charakterisiert werden. Im Vordergrund der Untersuchungen steht dabei der aromatische Teil des Piperin-Moleküls. Daneben können aber auch Gene identifiziert werden, die für die Synthese des Piperidin-Heterozyklus verantwortlich sind, der auch in anderen Alkaloiden, wie Coniin und Lobelin auftaucht.

Diese Seite wurde zuletzt am 11.04.2017 geändert.

IPB Mainnav Search