Biosynthesis of biphenyls and benzophenones: Evolution of benzoic acid-specific polyketide synthases in plants

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Pflanzliche Naturstoffe beeindrucken durch ihre faszinierende Vielfalt. Beispiele für Inhaltsstoffklassen sind Benzophenone in Johanniskrautgewächsen (Hypericaceae), zu denen die Arzneipflanze Johanniskraut gehört, und Biphenyle in Rosengewächsen (Rosaceae), die viele wirtschaftlich wichtige Obstbäume und Beerenfrüchte umfassen. An der Bildung beider Stoffklassen ist eine Polyketid-Synthase beteiligt, die das Grundgerüst bildet. Die Enzyme verwenden Benzoyl-CoA als Startersubstrat, setzen aber nach schrittweiser Kondensation mit drei Malonyl-CoA verschiedene Produkte frei. Die Benzophenon-Synthase wurde bereits und die Biphenyl-Synthase wird noch kloniert. Die evolutionäre Verwandtschaft dieser Enzyme untereinander sowie zu anderen Polyketid-Synthasen soll untersucht werden. Basierend auf der Kenntnis ihrer Raumstrukturen, soll durch Mutation essenzieller Aminosäuren Einblick in Struktur-Funktions-Beziehungen erhalten werden. Darüber hinaus könnte die Mutagenese zu neuartigen Enzymaktivitäten mit veränderter Spezifität führen. Durch Einbringen der für diese Enzyme kodierenden Nukleotidsequenzen in die Arzneipflanze Johanniskraut sollen strukturell neue, pharmakologisch interessante Moleküle gewonnen werden.