Terpen-Biosynthese: Ein biochemisches Dogma muss modifiziert werden

摘要

Die "Isoprenregel" wurde von Otto Wallach (1887) und Leopold Ruzicka (1953) gepr?gt [1, 2]. Sie war für die Aufkl?rung der hochmolekularen und hochkom-plexen Verbindungen wie Cholesterin und Steroidhormonen von grundlegender Bedeutung. Die Isoprenregel besagt, dass C_5-Grundbausteine wie Isopentenyldiphosphat (IDP) und Dimethylallyldiphosphat (DMADP) für die Biosynthese der vielf?ltigen Terpenoide verwendet werden (Abb. 1). Diese liefern durch Kopf-Schwanz-Polymerisation Verbindungen mit einem Vielfachen von fünf Kohlenstoff-Atomen, die als Prenyl-diphosphate zusammengefasst werden und die kanonischen Intermediate des Terpenstoffwechsels darstellen. Terpenoide sind mit einer gesch?tzten Anzahl von 80 000 Verbindungen die umfangreichste der Naturstoffklassen [3]. Schon immer hat diese hohe Diversit?t viele Wissenschaftler fasziniert. Die Produktvielfalt basiert einerseits auf der au?ergew?hnlichen Eigenschaft der Terpen-Synthasen, aus einem Substrat, wie z.B. Geranyldiphosphat (GDP, C_(10)) (Abb. 1), Farnesyldiphosphat (FDP, C_(15)) oder Geranylgeranyldiphosphat (GGDP, C20), jeweils mehrere Produkte herzustellen (Multiprodukt-Enzyme). Andererseits wird die Produktpalette durch nachgeschaltete Modifikationen von sogenannten dekorierenden Enzymen, wie Cytochrom-P-450-Oxygenasen, Dehydrogenasen, Methyltransferasen, Acyltransferasen und Glucosyltransferasen, enorm erweitert.