Institute of Chemical Engineering
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Molecular background of the flavanone 4-reductase activity

Projektnummer P 28134-B25 (FWF Einzelprojekt)

 

Information on this project are currently only available in German language.

 

Die Dihydroflavonol 4-reduktase (DFR) ist ein Schlüsselenzym in der Flavonoid-Biosynthese und katalysiert die Bildung der Vorstufen für die Biosynthese der Anthocyan-Farbstoffe und der monomeren Flavan-3-ole, die die Grundbausteine der Tannine sind. Neben den Dihydroflavonolen, die die wichtigsten Substrate darstellen, können aber auch Flavanone umgesetzt werden. Letzteres wird als Flavanon-4-Reduktase (FNR) Aktivität bezeichnet. Die beiden Flavonoidklassen unterscheiden sich nur durch eine Hydroxylgruppe an der Position 3 des Heterozyklus. Im vorliegenden Projekt soll auf molekularer Ebene die Fähigkeit der DFR untersucht werden, auch Flavanone statt Dihydroflavonole als Substrate umzusetzen.

 

Der überwiegende Teil der DFRs zeigt eine starke Präferenz gegenüber Dihydroflavonolen. Allerdings konnten wir weitere DFR-Typen identifizieren, die entweder nur Dihydroflavonole oder beide Substrate im gleichen Ausmaß akzeptieren. Im Projekt sollen die drei DFR-Typen mit unterschiedlicher Flavanon/Dihydroflavonol-Akzeptanz charakterisiert und weitere Vertreter der seltenen DFR-Typen in verschiedenen Pflanzen identifiziert werden. Ein Sequenzvergleich der drei Typen zeigte fünf signifikante Unterschiede in der Aminosäuresequenz rund um die mutmaßliche Substratbindungsstelle, die essentiell für die Koordination der Hydroxylgruppe in Position 3 und damit der Fähigkeit/Unfähigkeit Dihydroflavonole/Flavanone zu akzeptieren sein könnten.

 

Im Projekt sollen kinetische Studien mit GST-Tag-gereinigten, rekombinanten DFRs aus verschiedenen Pflanzenarten und Dihydroflavonolen bzw. Flavanonen als Substrat durchgeführt werden. Die Ergebnisse sollen mit den Daten der Sequenzanalyse jener Aminosäurebereiche korreliert werden, die für die Flavanon/Dihydroflavonol-Akzeptanz verantwortlich sein dürften. In einem weiteren Schritt sollen auf Ebene der Aminosäuresequenz Punktmutationen durchgeführt werden, um die Substrat-Akzeptanz entsprechend der Hypothesen zu verändern. Letztendlich sollen dadurch jene Aminosäuren in der Sequenz bestimmt werden, welche für die Akzeptanz von Dihydroflavonolen und/oder Flavanonen verantwortlich sind.

 

Das genaue Verständnis des ersten Schritts in der Bildung der 3-Deoxyflavonoide kann einen wichtigen Beitrag zur Untersuchung der Biosynthese von 3-Deoxyanthocyanidin-Phytoalexinen und antimikrobiellen Inhaltsstoffen im Allgemeinen leisten, was zu einem besseren Verständnis von Wirt-Pathogen-Beziehungen führt.