5 1 Einleitung 1.1 Pflanzliche Sekundärstoffe als Signale und Toxine ...

Einleitung 16
Während der jasmonatabhängige Signalweg mit der Auslösung der Hypersensitivitätsreaktion
gekoppelt ist, z. B. browning der Zellkultur, sind diese ubiquitären Reaktionen am pHabhängigen
Signalweg nicht beteiligt [Roos et al. 1998].
1.3.2 Biosynthese der Benzo[c]phenanthridin-Alkaloide
Die Bildung von Benzo[c]phenanthridinen erfolgt über einen komplexen Syntheseweg aus dem
Precursor L-Tyrosin (Abb. 2 und 3). Eine vollständige Übersicht der einzelnen Schritte gibt
Zenk [1995]. (S)-Reticulin stellt einen wichtigen Verzweigungspunkt innerhalb der
Biosynthese verschiedener Isochinolin-Alkaloide, z. B. des Morphins, dar. Der Ringschluß
zum Protoberberin-Grundgerüst erfolgt durch das Berberinbrückenenzym (BBE, EC
1.21.3.3). Es katalysiert die stereospezifische Umwandlung der N-Methylgruppe des (S)-
Reticulins in die Methylengruppe des (S)-Scoulerins [Kutchan und Dittrich 1995]. Auf der
Stufe des (S)-Scoulerins zweigt die Biosynthese des Chelerythrins und der Protoberberine,
z. B. Berberin, ab.
Takao und Mitarbeiter [1983] demonstrierten durch In-vivo-Studien an Macleaya cordata,
daß Protopin sowie Allocryptopin die Vorläufer der Benzophenanthridine Sanguinarin bzw.
Chelerythrin sind (Abb. 3). Durch Hydroxylierung von Protopin, katalysiert durch die
Protopin-6-Hydroxylase (EC 1.14.13.55), wird die Bildung des Benzophenanthridin-
Grundgerüstes eingeleitet. Für die Umwandlung von 6-Hydroxyprotopin zu Dihydrosanguinarin
wird eine spontane intramolekulare Umlagerung angenommen (Mechanismus s.
Moss [2004b]). Durch je zwei hochspezifische Hydroxylierungs- und Methylierungsschritte an
C-10 und C-12 des Dihydrosanguinarins entsteht Dihydromacarpin [De-Eknamkul et al. 1992,
Kammerer et al. 1994]. Letzter Schritt der Biosynthese ist die Oxidation der Dihydrobenzophenanthridine
durch die Dihydrobenzophenanthridin-Oxidase (EC 1.5.3.12). Dieses Enzym
katalysiert die Oxidation der Dihydrobenzophenanthridine durch molekularen Sauerstoff unter
Bildung von Wasserstoffperoxid. Die cytosolische Oxidase wurde aus Zellsuspensionen von
E. californica [Schumacher und Zenk 1988] sowie Sanguinaria canadensis [Arakawa et al.
1992] gereinigt und charakterisiert.
Der komplexe Biosyntheseweg der Benzo[c]phenanthridine beinhaltet also sowohl
cytosolische als auch membrangebundene Enzyme. 9 Enzyme katalysieren Reaktionen mit
molekularem Sauerstoff. Alle 8 membrangebundenen Enzyme, die Cytochrom P-450-
Monoxygenasen sowie das Berberinbrückenenzym, sind durch Elicitorbehandlung (Hefeelicitor,
Methyljasmonat, Barbiturate) induzierbar, nicht jedoch die löslichen Enzyme
[Tanahashi und Zenk 1990a, De-Eknamkul et al. 1992, Kammerer et al. 1994, Blechert et al.
1995, Haider et al. 1997, Pauli und Kutchan 1998].