Evolutiver Ursprung der Pyrrolizidinalkaloide in Angiospermen - vergleichend molekulare und biochemische Untersuchungen

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Pyrrolizidin-Alkaloide (PAs) sind typische pflanzliche Sekundärstoffe, die von der Pflanze zur Verteidigung gegen Herbivore gebildet werden. Ihr Vorkommen beschränkt sich auf die Angiospermen, wo sie jedoch auch nur vereinzelt in Familien vorkommen, die in keiner engen verwandtschaftlichen Beziehung zueinander stehen. Mit Hilfe der Homospermidin-Synthase (HSS), dem ersten spezifischen Enzym der PA-Biosynthese, dessen evolutiver Ursprung auf die in Eukarionten ubiquitäre Desoxyhypusin-Synthase (DHS) zurückgeführt werden konnte, soll die evolutive Entstehung dieses Biosyntheseweges näher erforscht werden. Nachdem erste Daten deutlich belegen, dass die Rekrutierung der HSS aus der DHS während der Angiospermenevolution mehrmals unabhängig voneinander erfolgte, sollen weitere Sequenzen sowohl PA-führender als auch nicht-PA-führender Pflanzen das entstehende Bild verfeinern. Die erfolgreichen Versuche zur Lokalisation der HSS in Senecio vernalis sollen auf weitere PA-führende Pflanzenfamilien ausgedehnt werden, um besser zu verstehen, wie eine Einbindung der jeweils neu rekrutierten Gene in den Gesamtstoffwechsel der Pflanze erfolgte. Dazu sollen auch Promotorstudien der entsprechenden Gene von Senecio durchgeführt werden. Da die Evolution der HSS nicht die Entstehung der gesamten PA-Biosynthese erklären kann, sollen weitere Biosyntheseenzyme identifiziert, kloniert und charakterisiert werden, um so die Entstehungsgeschichte eines Biosyntheseweges des Sekundärstoffwechsels verstehen zu lernen.