Die Biosynthese von acetylierten Monoterpenen in Thymian (Thymus vulgaris)

Abstract

Thymus vulgaris besitzt eine hohe Vielfalt an Monoterpenen, die seinem ätherischen Öl eine antibakterielle und spasmolytische Wirkung verleihen und gilt damit als wichtiger Bestandteil der aktuellen Phytomedizin. Während die Aufklärung der Monoterpen-Biosynthesewege schon lange Gegenstand der Forschung ist, sind die acetylierten Monoterpene in Thymian kaum untersucht. Ziel dieser Arbeit war die Identifizierung und Charakterisierung der Enzyme, welche den Schritt zu den Monoterpenacetaten katalysieren. Sieben potentielle BAHD-Acyltransferasengene konnten identifiziert werden (tvaat1-7). Vier der sieben Enzyme sind, heterolog in E. coli exprimiert, imstande die Acetylierung von Geraniol umzusetzen. Allein TvAAT3 akzeptiert zusätzliche Substrate, wie z.B. Thymol, Carvacrol und Borneol. Weiterhin wurden Nektar und Pollen des Thymians hinsichtlich der Konzentration an Monoterpenen und ihrer Acetate sowie deren antibiotische Wirkung auf die Erreger der Europäischen Faulbrut untersucht.

The essential oil of Thymus vulgaris is an important component of current phytomedicine due to its antibacterial and spasmolytical monoterpenes. Whereas the clarification of the biosynthetic pathway of these monoterpenes has been an important research subject for a long time, little is known about the modified terpenes, especially the acetylated ones. The aim of this work was the identification and characterization of the enzymes which catalyze the step to the monoterpene acetates. Seven putative BAHD acyl transferases (tvaat1-7) were identified. After heterologous expression in E. coli, four of the seven enzymes were able to catalyze the acetylation of geraniol. Only TvAAT3 accepted additional substrates, e.g. thymol, carvacrol and borneol. Furthermore, nectar and pollen from thyme were analyzed for their concentration of the dominant monoterpenes and their acetates. The same compounds were used to determine their antibiotic activity against European foulbrood associated pathogens.