Entschlüsselung von neuen FPP-Methyltransferase-Terpensynthase Genclustern in Proteobakterien

• Antragstellerin: Professorin Dr. Birgit Piechulla
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390586930

Die klassische Terpen-Biosynthese verwendet lineare C10-GPP-, C15-FPP-, oder C20-GGPP-Substrate. Es ist ein Paradigmenwechsel notwendig, denn kürzlich wurde bei der Aufklärung des Sodorifen-Biosyntheseweges, eine Kopplung einer C-Methylierung und Zyklisierungsreaktion durch eine FPP-Methyltransferase mit einer nicht-klassischen Terpensynthase als ungewöhnlicher Reaktionsmechanismus von uns beschrieben. Damit wurde gezeigt, dass ist ein alternativer Weg, unter Nutzung eines zyklischen C16-Substrates, zur Erhöhung der Terpendiversität beiträgt. Die Existenz der nachgeschalteten Sodorifen-Synthase, deutet auf eine Co-Evolution dieser beiden Enzyme hin. Weitere Hinweise auf eine solche Co-Evolution wurden auch in Pseudomonas chlororaphis O6, das das neuartige Produkt Chlororaphen produziert, gefunden. Derartig gekoppelte C-Methylierung und Zyklisierung von Prenylpyrophosphaten mit Terpensynthasen wurden bisher exklusiv in Bakterien nachgewiesen. Es ist somit unsere Hypothese, dass in Proteobakterien und eher nicht in Aktinobakterien (Streptomyces Spezies) die C-Methylierung und Zyklisierung des FPPs zur Biosynthese von neuartigen Terpenoiden etabliert wurde. Wir schlagen zudem vor, dass die Biosynthese der C17-Verbindung Chlororaphen auf 2 Methylierungen des FPPs, gefolgt von einer Terpen-Synthase-Reaktion, beruht. Des weiteren soll die Hypothese überprüft werden, ob hauptsächlich oder exklusiv in Proteobakterien die FPP-Methyltransferasen im Laufe der Evolution manifestiert wurden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen