Biosynthese von Sexualpheromonen

Das Verständnis der biosynthetischen semiochemischen Signalwege in Insekten und die Bestimmung der Stereoselektivität dieser Transformation wird einen erheblichen Beitrag zur Charakterisierung von Reaktionszentren in den entsprechenden Enzymen leisten. In einer biosynthetischen Studie von Pheromonen aus Labialdrüsen von Hummeln wurde in Zusammenarbeit mit dem Institut für Organische Chemie und Biochemie in Prag, Delta-9-Desaturase aus der der Labialdrüse geklont und nach Expression in Hefezellen funktional charakterisiert (Matoušková et al. 2008 ChemBioChem). In einem Projekt zu Sexualpheromon-Desaturasen in Manduca sexta wurde ein neues Desaturase-Gen (MsD3) geklont. Es stellte sich heraus, dass es eng mit einer zuvor charakterisierten 1,4-Konjugase (MsD2) verwandt ist. Diese mutmaßliche 1,6-Konjugase, die für die Bildung von konjugierten Trienen - wichtigen Komponenten des Sexualpheromon-Duftgemisches - verantwortlich ist, wurde noch nicht vollständig charakterisiert, der letzte Beweis für die Trien-Bildung fehlt noch. Jedoch konnte eine Punktmutationsstudie, Domain Swapping und die Herstellung einer chimären Desaturase zeigen, dass ein AA-Rückstand für die Spezifizitätsänderung verantwortlich ist. 

Nach vollständiger struktureller Charakterisierung von MsD3 werden andere Enzyme, die in die Bildung des Duftgemisches der Pheromone involviert sind, charakterisiert. Wir werden  cDNA aus verschiedenen Organen von  M. sexta Weibchen und Männchen mittels Next Generation Sequencing analysieren, die erhaltenen Daten werden dann mit Daten aus parallel sequenzierten Spodoptera-Arten verglichen (in Zusammenarbeit mit der Abteilung Entomologie). Diese Studie soll Aufschluss geben über den enzymatischen Apparat der Pheromonbildung in Lepidoptera. Nach der Identifizierung der mutmaßlich verantwortlichen Gene werden funktionale Untersuchungen durchgeführt, wobei wir sowohl für M. sexta als auch für Spodoptera-Arten unser analytisches Leistungsvermögen ausschöpfen werden.