Konvergenz in der Biosynthese acetat- oder prenylabgeleiteter Naturstoffe aus Pflanzen, Pilzen und Bakterien

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Die Aufklärung der Herkunft niedermolekularer Naturstoffe unter dem Aspekt der evolutiven metabolischen Diversität ist immer dann ein lohnendes Forschungsobjekt, wenn strukturell sehr ähnliche Substanzen auf unterschiedlichen Wegen gebildet werden. Ein Kernpunkt der geplanten Arbeiten sind daher zentrale Schritte der ungewöhnlichen Biogenese der Naphthylisochinoline, denn diese meist axial-chiralen Metabolite aus Ancistrocladaceae und Dioncophyllaceae sind die bislang einzigen Tetrahydroisochinolin-Alkaloide, die nicht aus aromatischen Aminosäuren, sondern aus Acetat-Einheiten aufgebaut werden. Sie gehören zudem zu den vergleichsweise seltenen konstitutionell ganz unsymmetrischen Biarylnaturstoffen. Neben klassischen Fütterungsexperimenten an intakten Pflanzen und/oder Zellkulturen mit isotopenmarkierten Vorstufen sollen Schlüsselenzyme wie Polyketidsynthasen, Transaminasen und Biarylkupplungsenzyme durch biochemische und molekularbiologische Techniken charakterisiert werden. Ferner sollen im Sinne eines metabolic profiling mit Hilfe unserer analytischen Triade HPLC-MS/MS-NMR-CD (letzteres gestützt durch quantenchemische CD-Rechnungen) die Biosyntheseleistungen der Ancistrocladaceae und Dioncophyllaceae (einschließlich biosynthetischer Vorstufen) und auch von Biscarbazol-Produzenten aus der Familie der Rutaceae untersucht werden. Ähnlich wie die Naphthylisochinoline sind auch die dimeren Carbazol-Alkaloide durch das Strukturelement einer chiralen Biaryleinheit gekennzeichnet, ihre Entstehung aus den monomeren Hälften und deren Biosynthese (u.a. unter möglicher Beteilung von Prenyltransferasen) soll untersucht werden.