Ringschluss in der Biosynthese der Phenylphenalenone

Zum zweiten Mal seitdem Bananen in großem Maßstab angebaut werden, ist die Banane durch einen Pilzpathogen namens Fusarium odoratissimum vom Aussterben bedroht. Phenylphenalenone (PP) bieten eine vielversprechende doppelte Schutzstrategie, indem sie einerseits als Leitverbindungen für die Synthese wirksamerPflanzenschutzmittel fungieren undandererseits natürliche Abwehrmechanismen für Bananenarten vermitteln. Das Projekt wird unbekannte Schritte in der Biosynthese von Pflanzen aufklären, um den Grundstein für die Züchtung von natürlich resistenten Bananensorten zu legen. Dafür wird ein multidisziplinärer Ansatz gewählt, der chemische und biologische Prozesse nutzt: Das Projekt untersucht wichtige Teile der Interaktion von Bananen mit dem Pilz Fusarium odoratissimum Tropical Race 4 (TR4). Der Anbau von zwei verschiedenen Bananensorten mit unterschiedlichem Resistenzgrad und die TR4-Inokulation der beiden Bananensorten ermöglicht die Bestimmung der phytochemischen Profile und der Verteilung von Cu und S, auf zellulärer Ebene. Der Ort, an dem diese Prozesse stattfinden, wird durch eine Kombination aus Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) sowie verschiedenen Massenspektrometrie- (MS) und Mikroskopietechniken bestimmt. Eine hochauflösende Transkriptomkartierung der Musa-TR4-Interaktion mit dem Fluoreszenzreporter Fusarium TR4 wird durchgeführt, um räumlich aufgelöste Genexpressionskarten zu erstellen. Eine Einzelmolekül-Fluoreszenz-In-situ- Hybridisierung (smFISH) wird durchgeführt, um die räumlich-zeitliche Genexpression ausgewählter PP/ML-Biosynthesegene (Polyphenoloxidasen (PPOs)) in Querschnitten zu bestätigen. Die grundlegende Grundlage unseres Projekts sind hypothetische detaillierte mechanistische Betrachtungen der Reaktionssequenzen der Biosynthese von Phenylphenalenonen (PPs) und Musellarinen (MLs) sowie eine Bewertung der signifikanten genetischen Informationen des Musa-Genoms und der Musa-Transkriptome. Dies ermöglicht insbesondere die Zuordnung unserer wichtigsten Forschungsenzyme, der PPOs. Untersucht werden die Bildung von o- Dihydroxyverbindungen und o-Chinonen, die anschließenden Ringschlussreaktionen und die enzymatisch katalysierte Bildung aromatischer Systeme. PPOs sind unsere wichtigsten Forschungsenzymkandidaten für diese Reaktionsschritte. PPOs sollen molekularbiologisch aufbereitet unddurchbiochemische und Röntgenkristallstrukturanalyse charakterisiert werden. Abschließend sollen mögliche antimykotische Wirkungen von PPs und MLs und ihren Cu-Komplexen in Bioassays untersucht werden.