Biotransformations from and to methylated flavonoids

Abstract

Die vorliegende Arbeit umreißt die Verwertbarkeit zweier pflanzlicher O-Methyltransferasen (O-MTs), PFOMT und SOMT-2, der Klassen I und II für die biokatalytische Methylierung in polyphenolischen Verbindungen verbreiteter Strukturmotive. Die PFOMT wurde mithilfe der isothermen Titrationskalorimetrie sowie der Lösung einer Kristallstruktur des apo-Enzyms biophysikalisch charakterisiert. In vivo Studien der SOMT-2 zeigten die Methylierung von Flavonoiden und Stilbenen an der 4'-Position. Es wurde gezeigt, dass die Aktivität der PFOMT durch Variation von pH-Wert und Magnesium so weit moduliert werden kann, dass vorher unbeschriebene Methylierungen von nicht-catecholen Motiven möglich sind. Zuletzt wurden 15 Flavonoide mit unterschiedlichen Substitutionsmustern am B-Ring mittels Tandem-Massenspektrometrie (MS/MS) durch collision induced dissociation (HCD) und higher-energy collisional dissociation (CID) charakterisiert.

The present study outlines the useability of two plant O-methyl transferases (O-MTs), phenylpropanoid and flavonoid O-methyl transferase (PFOMT) and soy O-methyl transferase (SOMT-2), of classes I and II for the biocatalytic methylation of common structural motifs encountered throughout the group of in plant polyphenolic compounds. PFOMT was biophysically characterized through and the solution of a novel crystal structure of its apo-form. In vivo studies using SOMT-2 showed its capability to methylate flavonoids and stilbenes at the 4'-position. It was demonstrated that the activity of class I plant O-MT, PFOMT, could be modulated by pH and magnesium concentration to achieve previously unobserved methylations of non-catecholic moieties. Additionally, a systematic grid of 15 flavonoids with different substitutions at the B-ring was characterized by tandem mass-spectrometry (MS/MS) studies through higher-energy collisional dissociation (HCD) and collision induced dissociation (CID).