Die Strukturaufklärung des ersten sex‐induzierenden Pheromons einer Kieselalge

Abstract

AbstractKieselalgen sind weit verbreitete einzellige Mikroalgen, die für ≈20 % der globalen photosynthetischen CO2 Fixierung verantwortlich sind. Unser Wissen über die fundamentalen Aspekte ihrer Biologie, zu denen auch die sexuelle Fortpflanzung gehört, ist jedoch begrenzt. Für eine erfolgreiche Paarung der Einzeller ist die chemische, Pheromonvermittelte Kommunikation von höchster Wichtigkeit. Mit Hilfe von Pheromonen kann die sexuelle Aktivität synchronisiert und der Prozess der Partnerfindung mediiert werden. In der Diatomee Seminavis robusta wurde bereits der Lockstoff, der die Suchbewegung zum Partner vermittelt, identifiziert. Die Strukturen weiterer Metaboliten, welche die Zellen sexuell synchronisieren blieben allerdings unbekannt. Diese sex‐induzierenden Pheromone (SIP) lösen eine Zellzyklusarretierung aus und induzieren zusätzlich die Freisetzung des richtungsweisenden Lockstoffs. Im Folgenden beschreiben wir die anspruchsvolle Strukturaufklärung eines SIPs von S. robusta. Dafür wurde ein potentieller aktiver Metabolit in einer Metabolomstudie identifiziert und durch Isotopenmarkierungsexperimente, NMR, Elektrospray MSn Analysen und chemische Umsetzungen aufgeklärt. Die Verwendung der Massenspektrometrie im negativen Ionenmodus war von essentieller Bedeutung bei der Entschlüsselung des zyklischen Heptapeptids, welches Hydroxyprolin‐ und ein neuartiges β‐sulfatiertes Aspartat enthält. Das SIP ist bereits in femtomolaren Konzentrationen wirksam.