Identifizierung und Charakterisierung von drei Strictosidinsynthasen in Nauclea orientalis

Monoterpen-Indol-Alkaloide (MIAs) sind eine wichtige Klasse von pflanzlichen Naturstoffen mit erheblichem klinischem Wert. Nauclea orientalis akkumuliert verschiedene MIAs, jedoch sind ihre biosynthetischen Wege noch nicht vollständig aufgeklärt. Hier identifizierten wir durch Integration von Transkriptomsequenzierung, phylogenetischen Analysen und Mehrfachsequenzalignments fünf Kandidaten, die der Bildung des universellen MIA-Vorläufers Strictosidin zugrunde liegen: eine Logansäure-O-Methyltransferase (NoLAMT1), eine Secologanin-Synthase (NoSLS1) und drei Strictosidinsynthasen (NoSTR1-3). Umfassende In-vitro- und In-planta-Assays zeigten, dass NoLAMT1 Logansäure methylieren kann, um Loganin zu bilden, welches anschließend durch NoSLS1 zu Secologanin oxidiert wird; NoSTR1-3 katalysieren dann die Pictet-Spengler-Kondensation von Secologanin mit Tryptamin zur Produktion von Strictosidin. Diese Ergebnisse beleuchten die molekulare Grundlage der Strictosidin-Bildung in N. orientalis und liefern leicht handhabbare genetische Komponenten für die heterologe Rekonstruktion und nachhaltige MIA-Produktion.