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.

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

Strictosidin-Synthase besitzt eine molekulare Masse von ungefähr 34 kDa und wurde erstmals 1979 aus Zellkulturen von in Catharanthus roseus isoliert und von Johannes Treimer und Meinhart Zenk an der Ruhr-Universität Bochum beschrieben. Seither wurde das Enzym auch aus anderen Pflanzen der Familie der Hundsgiftgewächse isoliert und das Enzym der Arten Catharanthus roseus, Rauvolfia serpentina und Ophiorrhiza pumila wurde kloniert. Obwohl Strictosidin-Synthase eine hohe Substratspezifität und eine hohe Substrataffinität aufweist (K_M von 2,3 mM für Tryptamin und 3,4 mM für Secologanin), toleriert es verschieden substituiertes Tryptophan und Secologanin ebenfalls als Substrate.

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 unterschiedlichen Indol-Terpen-Alkaloiden ist, darunter auch die beiden wichtigen Krebsmedikamente Vincristin und Vinblastin, das Malariamedikament Chinin, der Blutdrucksenker Reserpin und das Antiarrhythmikum Ajmalin.

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 Pflanzenproteins als auch die Struktur eines mutierten Proteins. Strukturell handelt es sich bei dem Enzym um einen Beta-Propeller mit einer sechsfachen pseudo-Symmetrieachse. Die sechs Untereinheiten bestehen aus vier antiparallelen Beta-Faltblättern. Das Protein kristallisiert als Dimer, ist jedoch als Monomer aktiv.

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 (englisch).
1 2 3 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 (englisch).
↑ 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 (englisch).
↑ 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 12721380 (englisch).
↑ 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 (englisch).
↑ 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 (englisch).
1 2 3 Ma X, Panjikar S, Koepke J, Loris E, Stöckigt J: The structure of Rauvolfia serpentina strictosidine synthase is a novel six-bladed beta-propeller fold in plant proteins. In: Plant Cell. 4. Jahrgang, 2006, S. 907–20, PMID 16531499 (englisch).
↑ 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 (englisch).

[Treimer1979-3] 1 2 3 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 (englisch).

[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 (englisch).

[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 12721380 (englisch).

[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 (englisch).

[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 (englisch).

[Ma2006-8] 1 2 3 Ma X, Panjikar S, Koepke J, Loris E, Stöckigt J: The structure of Rauvolfia serpentina strictosidine synthase is a novel six-bladed beta-propeller fold in plant proteins. In: Plant Cell. 4. Jahrgang, 2006, S. 907–20, PMID 16531499 (englisch).

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

[10] PDB 2FPB