Der Hopfen H. lupulus L. akkumuliert in den glandulären Trichomen der Zapfen ätherisches Öl und Hopfenharz. Das Harz stellt eine Mischung aus verschiedenen Sekundärmetaboliten dar, wozu die für die Verwendung von Hopfen in der Brauerei wichtigen Bittersäuren als auch prenylierte Flavonoide zählen. Das Hauptprenylflavonoid Xanthohumol ist eine pharmakologisch aktive Substanz, dessen Wirkung in zahlreichen Untersuchungen erforscht wurde. Dabei hat das krebspräventive sowie das Wachstum von Tumoren inhibierende Potential von Xanthohumol die größte Bedeutung. Um die Biosynthese von Xanthohumol in H. lupulus aufzuklären, wurden 2103 ESTs von cDNA-Bibliotheken aus Trichomen sequenziert. In der Xanthohumol-Biosynthese finden neben einer Polyketidreaktion, eine Prenylierungs- und eine O-Methylierungsreaktion statt. In der EST-Kollektion waren zahlreiche ESTs der bekannten Typ III-Polyketidsynthase CHS_H1 vorhanden, die den ersten Reaktionsschritt der Xanthohumol-Biosynthese katalysiert. Als mögliche Kandidaten für die Katalyse der Methylierungsreaktion wurden fünf Sequenzen identifiziert, die zu charakterisierten pflanzlichen S-Adenosyl-L-Methioninabhängigen O-Methyltransferasen Homologie aufwiesen (HlOMT1-5). Expressionsstudien mittels Real-time PCR zeigten, dass die HlOMT1 in den Trichomen die am höchsten exprimierte HlOMT ist. In Enzymaktivitätstests methylierten die rekombinanten HlOMT1 und HlOMT2 potentielle Vorstufen von Xanthohumol. Die HlOMT1 setzte Desmethylxanthohumol zu Xanthohumol um und katalysiert damit die letzte Reaktion der Xanthohumol-Biosynthese. Die HlOMT2 akzeptierte eine Reihe verschiedener Chalkone, in der Reaktion mit Desmethylxanthohumol wurde aber kein Xanthohumol gebildet. Massenspektrometrische Untersuchungen und NMR-Analysen zeigten, dass die HlOMT2 Xanthohumol zu 4-O-Methylxanthohumol methyliert. Diese Verbindung ist bisher nicht aus H. lupulus bekannt und die endogene Funktion der HlOMT2 unklar. Die rekombinanten HlOMT3, HlOMT4 und HlOMT5 waren im Enzymtest mit den getesteten Substraten nicht aktiv. In der EST-Kollektion waren außerdem viele ESTs mit Sequenzähnlichkeit zu Chalkon-Isomerasen vorhanden. Die rekombinanten Proteine zeigten im Enzymtest keine Chalkon-Isomerase-Aktivität. Eine potentielle Funktion in den H. lupulus-Trichomen wird diskutiert. Die hier erstellte EST-Kollektion gibt einen Einblick in die metabolische Spezialisierung von H. lupulus-Trichomzellen und steht als genetische Ressource zur Verfügung.
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