Piperinbiosynthese: alles vor Ort, kein Transport.
Piperin ist ein Alkaloid, das für die Schärfe des Pfeffers (Piper nigrum), genauer seiner schwarzen getrockneten Früchte, verantwortlich ist. In den letzten Jahren haben IPB-Wissenschaftler/innen erfolgreich die Biosynthese des Piperins aufklären können (Newsticker #20, #66, #80). Der finale Schritt dieser Synthese wird von der Piperin-Synthase katalysiert, die die Reaktion von Piperoyl-CoA und Piperidin zum biologisch aktiven und scharfen Amid katalysiert. Bisher war nicht bekannt, ob Enzym und Reaktionsprodukt nebeneinander in den Früchten vorkommen oder ob ein nachträglicher Transport des Piperins zu den Früchten und anderen Geweben stattfindet. Nun konnten die IPB-Wissenschaftler/innen zeigen, dass sich sowohl die Piperinsynthase als auch ihr Produkt Piperin in den unreifen Früchten anreichern. Da Piperin unter UV-Licht bläulich fluoresziert konnten die Forscher diese Eigenfluoreszenz nutzen, um die piperinhaltigen Zellen auszumachen. Mit dieser Methode und mit herkömmlichen Immunolokalisationsmethoden fanden sie, dass Piperin und Piperinsynthase in spezialisierten Zellen des Perisperms der Pfefferfrüchte vorliegen. Mithilfe von Laser-Mikrodissektion isolierten sie einzelne Zellen, untersuchten sie mit LC-ESI/MS und konnten so abschätzen, dass das Piperin in erstaunlich hohen Konzentrationen von etwa 4 Molar vorkommt. Auch im Kortex von Wurzelzellen waren Piperin und verwandte Piperidinalkaloide detektierbar. Die Stoffe dienen der Pflanze hier womöglich zur Abwehr biotischer Stressoren. In Zukunft gilt es die weiteren, vorgelagerten Schritte der Piperin-Biosynthese zu lokalisieren.
Originalpublikation: Jäckel, L., Schnabel, A., Stellmach, H., Klauß, U., Matschi, S., Hause, G. and Vogt, T. (2022). The terminal enzymatic step in piperine biosynthesis is co-localized with the product piperine in specialized cells of black pepper (Piper nigrum L.). Plant J. Accepted Author Manuscript. https://doi.org/10.1111/tpj.15847
