Evolutionary origin of pyrrolizidine alkaloids in angiosperms - comparable molecular und biochemical studies

• Applicant: Professor Dr. Thomas Hartmann
• Subject Area: Plant Biochemistry and Biophysics
• Term: from 2000 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5273046

Pyrrolizidin-Alkaloide (PAs) sind typische sekundäre Pflanzenstoffe, die verstreut im System der Angiospermen auftreten. Sie dienen zur chemischen Abwehr herbivorer Insekten. Kürzlich gelang es uns, das Eingangsenzym der PA-Biosynthese, die Homospermidin-Synthase (HSS), zu klonieren und ihre evolutive Herkunft von der Desoxyhypusin-Synthase (DHS) nachzuweisen. Die DHS ist ein ubiquitäres Enzym, dessen Funktion in der posttranslationalen Aktivierung des eukaryontischen Initiationsfaktors 5A (elF5A) liegt. Mit großer Sicherheit ist die HSS durch Genduplikation aus der DHS hervorgegangen. Wir studieren hier erstmals die Rekrutierung eines essentiellen Enzyms des Grundstoffwechsels für eine spezifische Funktion im Sekundärstoffwechsel. An PA-führenden Arten aus verschiedenen Angiospermen-Familien wird durch Sequenzvergleich von HSS und DHS die Frage nach einem monophyletischen oder polyphyletischen Ursprung der PA-Biosynthese zu beantworten sein. Weiterhin werden vergleichende Studien zur gewebe- und zellspezifischen Expression beider Enzyme Aufschluss über ihre funktionelle und metabolische Verwandtschaft liefern. Mit ersten Promotorstudien sollen Arbeiten zur Regulation der Expression von HSS und DHS eröffnet werden.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr. Dietrich Ober