Klonierung von O-Methyltransferasen zur Furanocumarinbiosynthese in Ammi majus L.

Vertreter der Apiaceae oder Rutaceae akkumulieren methoxylierte Psoralene wie Bergapten oder Xanthotoxin als Endprodukte der Furanocumarinbiosynthese. O-Methyltransferase-Aktivitäten mit Umsetzungen von Bergaptol zu Bergapten bzw. Xanthotoxol zu Xanthotoxin wurden bereits aus induzierten Zellkultursystemen von Ruta graveolens, Petroselinum crispum und Ammi majus beschrieben. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Bergaptol 5-O-Methyltransferase (BMT) als erstes Enzym der Furanocumarinbiosynthese aus Ammi majus L. in ihrer cDNA und Aminosäuresequenz aufgeklärt und biochemisch charakterisiert. Das translatierte Polypeptid zeigte hohe Sequenzhomologien zu heterologen Kaffeesäure 3-O-Methyltransferasen (COMTs). Daher wurde zum Sequenzvergleich eine COMT aus Ammi majus L. Pflanzen kloniert, die 64% Identität zur BMT auf Aminosäureebene aufweist. Die funktionelle Expression beider Enzyme in Escherichia coli zeigte, dass die BMT Aktivität in bakteriellen Rohextrakten labil ist und beim Anreinigen verloren geht. Die COMT Aktivität dahingegen bleibt stabil. Während die BMT eine hohe Spezifität für ihr Substrat Bergaptol aufweist, methyliert die COMT 5-Hydroxyferulasäure, Esculetin und weitere Substrate. Die BMT-Sequenz aus Ammi majus stellt einen neuen spezifischen Zugang auf molekularer Ebene zur Biosynthese der Furanocumarine dar