Biosynthese der Piperamide im schwarzen Pfeffer (Piper nigrum)

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Thomas Vogt
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 318064602

Über einen differentiellen RNA-Seq-Ansatz beim schwarzen Pfeffer (Piper nigrum) ist es in einem laufenden Projekt gelungen, zwei Gene identifizieren, zu klonieren, und funktionell zu charakterisieren, die für Piperamide-Synthasen codieren. Zudem konnte ein Cytochrom- P450-ähnliches Enzym vorläufig identifiziert werden, welches die Bildung der Methylendioxybrücke im Aromaten des Piperins katalysieren kann. Eine Verlängerung des Projekts um ein Jahr, über den noch zur Verfügung stehenden Zeitraum von acht Monaten hinaus, wird es uns erlauben, neben der Biosynthese der Piperamide, beide Piperamid-Synthasen als neue Methode zur mikrobiellen Produktion einer Vielzahl von Piperamiden für mögliche Anwendungen im Bereich der Biotechnology oder Pharmakologie zu nutzen. Der Fokus auf strukturelle Aspekte beider Enzyme soll es ermöglichen, die ermittelten Unterschiede in der Substratspezifiät und Stereoselektivität mit Veränderungen der Proteinstruktur, einzelner Domänen oder Aminosäuren zu korrelieren. Die Lokalisation der Piperamid-Synthasen durch Antikörper und die Identifizierung der Piperamide während der Fruchtentwicklung von P. nigrum durch bildgebende MALDI-MS Verfahren wird einen ersten Einblick in die Biosynthese dieser Substanzklasse auf zellulärer Ebene in vivo ermöglichen. Schließlich soll die Verbreitung des Piperamide-Biosynthesewegs innerhalb der Piperales durch eine vergleichende RNA-Seq-Analyse definierter Piperales erfolgen, um orthologe Gene zu identifizieren und entsprechende Enzymaktivitäten und Substratspezifitäten basierend auf den charakterisierten Enzymen aus P. nigrum zu vergleichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Brasilien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Fernando Cotinguiba da Silva