Molecular biological and immunological investigations of tissue- and cell-specific localization of homospermidine synthase, the entry enzyme of pyrrolizidine alkaloid biosynthesis, in Eupatorium cannabinum (Asteraceae) and Phalaenopsis Species (Orchi

Pyrrolizidin-Alkaloide (PAs) sind typische pflanzliche Sekundärstoffe, die den Pflanzen als chemische Abwehrstoffe gegen Herbivoren dienen. Im Pflanzenreich ist ihr Vorkommen auf nicht miteinander verwandte Familien innerhalb der Angiospermen beschränkt wie z. B. den Asteraceen und Orchidaceen. Die erste Reaktion in der PA-Biosynthese katalysiert die Homospermidin-Synthase (HSS), die im Laufe der Evolution nach einer Genduplikation aus der Desoxyhypusin-Synthase (DHS) entstanden ist. Die DHS ist ein Enzym des Primärstoffwechsels, das an der Aktivierung des eukaryontischen Initiationsfaktors 5A (eIF 5A) beteiligt ist. Aktuelle Untersuchungen in unserer Arbeitsgruppe zeigten, daß die HSS mehrmals unabhängig während der Angiospermenevolution aus der DHS hervorgegangen ist. Wir untersuchen, ob sich dieser polyphyletische Ursprung der HSS in ihrer gewebe- und zellspezifischen Lokalisation widerspiegelt. In Expressionsstudien im Northern Blot, der RT-PCR sowie im Western Blot wurde die HSS der Asteraceae E. cannabinum ausschließlich in den jährlich neu austreibenden Wurzeln nachgewiesen. Darüber hinaus zeigten Untersuchungen auf zellulärer Ebene mit Hilfe der Immunolokalisation, daß die HSS ausschließlich im Wurzelrindenparenchym lokalisiert ist. Im Gegensatz dazu wurde die HSS der Orchidaceae Phalaenopsis spec. im Western Blot sowie dem „tissue printing“ nicht nur in den Luftwurzelspitzen, sondern auch in den Knospen nachgewiesen. Anschließende Immunolokalisationsstudien von beiden Geweben auf zellulärer Ebene zeigten, daß die HSS in spezifischen Zellen lokalisiert ist.