Strictosidin-Synthase

Strictosidin-Synthase (Rauvolfia serpentina)

Bändermodell nach PDB 2FP9

Vorhandene Strukturdaten: s. UniProt
Masse/Länge Primärstruktur	322 Aminosäuren
Sekundär- bis Quartärstruktur	Monomer
Bezeichner
Externe IDs	UniProt: P68175 CAS-Nummer: 69669-72-3
Enzymklassifikation
EC, Kategorie	4.3.3.2 Lyase
Reaktionsart	Pictet-Spengler Kondensation
Substrat	Tryptamin und Secologanin
Produkte	Strictosidin und H₂O

Strictosidin-Synthase ist ein pflanzliches Enzym, das die Mannich-artige Kondensation von Tryptamin und Secologanin nach Strictosidin katalysiert. Dies ist ein wichtiger Schritt in der Biosynthese der Indolalkaloide. Das Enzym ist in den Vakuolen der Wurzeln lokalisiert.^[1]

Der nächste Schritt im anabolischen Stoffwechselweg von Strictosidin ist die Deglykolysierung durch Strictosidin-Glucosidase und ergibt Cathenamin.^[2]

Strictosidin-Synthase besitzt eine molekulare Masse von ungefähr 34 kDa und wurde erstmals 1979 aus Zellkulturen von in C. roseus isoliert und von Johannes Treimer und Meinhart Zenk an der Ruhr-Universität Bochum beschrieben.^[3] Seither wurde das Enzym auch aus anderen Pflanzen der Familie der Hundsgiftgewächse isoliert und das Enzym der Arten Catharanthus roseus, Rauvolfia serpentina^[4] und Ophiorrhiza pumila^[5] wurde kloniert. Obwohl Strictosidin-Synthase eine hohe Substratspezifität^[3] und eine hohe Substrataffinität aufweist (K_M von 2.3 mM für Tryptamin und 3.4 mM für Secologanin^[3]), toleriert es verschieden substituiertes Tryptophan und Secologanin ebenfalls als Substrate.^[6]

Strictosidin-Synthese: Tryptamin (links), Secologanin (mitte), Strictosidin (rechts).

Das Enzym gehört in die Klassen der Amin-Lyasen (EC 4.3), welche Kohlenstoff-Stickstoff Bindungen synthetisieren. Das Enzym spielt in der Synthese der Indolalkaloide eine wichtige Rolle, da Strictosidin der Vorläufer von etwa 3000^[7] unterschiedlichen Indol-Terpen-Alkaloiden ist, darunter auch die beiden wichtigen Krebsmedikamente Vincristin und Vinblastin, das Malariamedikament Chinin, der Blutdrucksenker Reserpin und das Antiarrhythmikum Ajmalin.^[8]

2006 gelang es Forschern der Johannes Gutenberg-Universität in Mainz, die Struktur des Enzymes aus Rauvolfia serpentina aufzuklären. Dabei lösten die Forscher sowohl die Struktur des nativen^[9] Pflanzenproteins als auch die Struktur eines mutierten^[10] Proteins.^[8] Strukturell handelt es sich bei dem Enzym um einen Beta-Propeller mit einer sechsfacher pseudo-Symmetrieachse. Die sechs Untereinheiten bestehen aus vier antiparallelen Beta-Faltblättern. Das Protein kristallisiert als Dimer, ist jedoch als Monomer aktiv.^[8]

Einzelnachweise

BRENDA Literaturverzeichnis

↑ UniProt P68175
↑ McCoy E, Galan MC, O'Connor SE: Substrate specificity of strictosidine synthase. In: Bioorg Med Chem Lett. 16(9). Jahrgang, 2006, S. 2475–8, PMID 16481164. PMID 16481164
↑ ^3,0 ^3,1 ^3,2 Treimer JF, Zenk MH: Purification and properties of strictosidine synthase, the key enzyme in indole alkaloid formation. In: Eur J Biochem. 101. Jahrgang, 1979, S. 225–33, doi:10.1111/j.1432-1033.1979.tb04235.x, PMID 510306.
↑ Kutchan TM, Hampp N, Lottspeich F, Beyreuther K, Zenk MH: The cDNA clone for strictosidine synthase from Rauvolfia serpentina. DNA sequence determination and expression in Escherichia coli. In: FEBS Lett. 237(1-2). Jahrgang, 1988, S. 40–44, PMID 3049153. PMID 3049153
↑ Yamazaki Y, Sudo H, Yamazaki M, Aimi N, Saito K: Camptothecin biosynthetic genes in hairy roots of Ophiorrhiza pumila: cloning, characterization and differential expression in tissues and by stress compounds. In: Plant Cell Physiol. 44(4). Jahrgang, 2003, S. 395–403, PMID 395-403. PMID 12721380
↑ O'Connor SE, Maresh JJ: Chemistry and biology of monoterpene indole alkaloid biosynthesis. In: Nat Prod Rep. 4. Jahrgang, 2006, S. 532-47, PMID 16874388. PMID 16874388
↑ van Der Heijden R, Jacobs DI, Snoeijer W, Hallard D, Verpoorte R: The Catharanthus alkaloids: pharmacognosy and biotechnology. In: Curr. Med. Chem. 11(5). Jahrgang, 2004, S. 607–28, PMID 15032608. PMID 15032608
↑ ^8,0 ^8,1 ^8,2 Ma X, Panjikar S, Koepke J, Loris E, Stöckigt J: The Structure of Rauvolfia serpentina Strictosidine Synthase Is a Novel Six-Bladed b-Propeller Fold in Plant Proteins. In: Plant Cell. 4. Jahrgang, 2006, S. 907-20, PMID 16531499. PMID 16531499 Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „Ma2006“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert.
↑ PDB 2FP8, PDB 2FP9 und PDB 2FPC
↑ PDB 2FPB

[1] UniProt P68175

[2] McCoy E, Galan MC, O'Connor SE: Substrate specificity of strictosidine synthase. In: Bioorg Med Chem Lett. 16(9). Jahrgang, 2006, S. 2475–8, PMID 16481164. PMID 16481164

[Treimer1979-3] 3,0 ^3,1 ^3,2 Treimer JF, Zenk MH: Purification and properties of strictosidine synthase, the key enzyme in indole alkaloid formation. In: Eur J Biochem. 101. Jahrgang, 1979, S. 225–33, doi:10.1111/j.1432-1033.1979.tb04235.x, PMID 510306.

[Kutchan1988-4] Kutchan TM, Hampp N, Lottspeich F, Beyreuther K, Zenk MH: The cDNA clone for strictosidine synthase from Rauvolfia serpentina. DNA sequence determination and expression in Escherichia coli. In: FEBS Lett. 237(1-2). Jahrgang, 1988, S. 40–44, PMID 3049153. PMID 3049153

[Yamazaki2003-5] Yamazaki Y, Sudo H, Yamazaki M, Aimi N, Saito K: Camptothecin biosynthetic genes in hairy roots of Ophiorrhiza pumila: cloning, characterization and differential expression in tissues and by stress compounds. In: Plant Cell Physiol. 44(4). Jahrgang, 2003, S. 395–403, PMID 395-403. PMID 12721380

[OConnor2006-6] O'Connor SE, Maresh JJ: Chemistry and biology of monoterpene indole alkaloid biosynthesis. In: Nat Prod Rep. 4. Jahrgang, 2006, S. 532-47, PMID 16874388. PMID 16874388

[Heijden2004-7] van Der Heijden R, Jacobs DI, Snoeijer W, Hallard D, Verpoorte R: The Catharanthus alkaloids: pharmacognosy and biotechnology. In: Curr. Med. Chem. 11(5). Jahrgang, 2004, S. 607–28, PMID 15032608. PMID 15032608

[Ma2006-8] 8,0 ^8,1 ^8,2 Ma X, Panjikar S, Koepke J, Loris E, Stöckigt J: The Structure of Rauvolfia serpentina Strictosidine Synthase Is a Novel Six-Bladed b-Propeller Fold in Plant Proteins. In: Plant Cell. 4. Jahrgang, 2006, S. 907-20, PMID 16531499. PMID 16531499 Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „Ma2006“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert.

[9] PDB 2FP8, PDB 2FP9 und PDB 2FPC

[10] PDB 2FPB

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