Indolalkaloid-Biosynthese in Catharanthus roseus: neue Enzymaktivitäten und Identifizierung von Cytochrom P450 CYP72A1 als Secologanin-Synthase

Zusammenfassung Die molekulare Charakterisierung von CYP72A1 aus Catharanthus roseus (Madagaskar-Immergrün) wurde vor fast einem Jahrzehnt beschrieben, aber die Enzymfunktion blieb unbekannt. Wir zeigen nun durch In-situ-Hybridisierung und Immunhistochemie, dass der Ausdruck in unreifen Blättern epidermis-spezifisch ist. Damit folgt es dem zuvor festgelegten Muster für frühe Enzyme im Weg zu den Indolalkaloiden, was darauf hindeutet, dass CYP72A1 an deren Biosynthese beteiligt sein könnte. Die frühen Reaktionen in diesem Weg, d.h. von Geraniol zu Strictosidin, enthalten mehrere Kandidaten für P450-Aktivitäten. In dieser Arbeit untersuchten wir zwei Reaktionen, die Umwandlung von 7-Deoxyloganin zu Loganin (Deoxyloganin 7-Hydroxylase, DL7H) und die oxidative Ringöffnungsreaktion, die Loganin in Secologanin umwandelt (Secologanin-Synthase, SLS). Die Wirkung von DL7H wurde zuvor nicht in vitro nachgewiesen, und SLS wurde erst kürzlich als P450-Aktivität in einer anderen Pflanze identifiziert. Wir zeigen zum ersten Mal, dass beide Enzymaktivitäten in Mikrosomen aus C. roseus Zellkulturen vorhanden sind. Wir haben dann getestet, ob CYP72A1, das in E. coli als translativer Fusions mit der C. roseus P450-Reduktase (P450Red) exprimiert wurde, eine oder beide dieser Aktivitäten hat. Die Ergebnisse zeigen, dass CYP72A1 Loganin in Secologanin umwandelt.