cDNA library construction towards the identification of the ipecac alkaloid biosynthesis genes in tissue cultures of Psychotria ipecacuanha - preliminary characterization of the first isolated enzyme, ipecoside ß-D-glucosidase

Abstract

Die erste cDNA Bank von Psychotria ipecacuanha wurde aus in vitro Wurzelkulturen hergestellt. Pflanzenmaterial aus Costa Rica wurde zur Etablierung von Wurzelkulturen von P. ipecacuanha benutzt. Das Alkaloidprofil zeigte Ipecac Alkaloide beider (R)- und (S)- Konfigurationen in Blättern- und Wurzelgeweben und beinhaltete die medizinisch relevanten Alkaloide Cephaeline und Emetine. Die expressed sequence tag (EST) Analyse der cDNA Bank identifizierte verschiedene Klone, die Ähnlichkeit zu Genen des Sekundärstoffwechsels aufwiesen. Zwei Klone zeigten Homologie zu Genen des Monoterpenoid Indole Alkaloid Biosynthesewegs. Das erste isolierte Ipecac Alkaloid Sekundärstoffwechsel Gen aus P. ipecacuanha, Ipecoside β-D-Glucosidase wurde kloniert, heterolog exprimiert und anfänglich charakterisiert. Verschiedene Alkaloid-, Flavonoid-, Phenol- β-Glucoside wurden getestet; eine sehr hohe spezifische deglucosylierende Aktivität wurde mit dem Substrat Ipecoside detektiert.

A cDNA library of Psychotria ipecacuanha was generated from in vitro root culture. Plant material from Costa Rica was used for the establishment of root culture of P. ipecacuanha. An alkaloid profile analysis identified ipecac alkaloids of both (R)- and (S)- configurations in leaves and root tissues including the medicinal relevant alkaloids cephaeline and emetine. Expressed sequence tag (EST) analysis of the cDNA library detected several clones related to secondary metabolism including two clones with homology to monoterpenoid indole alkaloid biosynthetic pathway genes. The first isolated ipecac alkaloid biosynthetic pathway gene from P. ipecacuanha, ipecoside β-D-glucosidase was cloned, heterologous expressed and preliminary characterized. From several alkaloid-, flavonoid-, phenol- β-glucosides tested; a very specific deglucosylation activity was detected with the substrate ipecoside.