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Salizylsäure-Synthese in Pflanzen Schmerz gelindert: Rätsel um „Aspirin-Pflanzen“ gelöst

| Autor / Redakteur: Thomas Richter* / Dr. Ilka Ottleben

Bereits die Neandertaler nutzten salizylsäurehaltige Baumrinden, um Schmerzen zu behandeln. Heute ist Salizylsäure in leicht modifizierter Form Bestandteil eines der gängigsten Schmerzmittel, das als Aspirin verkauft wird. In Pflanzen ist Salizylsäure hingegen ein Stresshormon. Wie sie synthetisiert wird war bislang unbekannt. Nun konnten Göttinger Forscher dieses Rätsel lösen.

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Prof. Ivo Feußner lässt sich den Wachstumsstand der Pflanzen von Dmitrij Rekhter zeigen.
Prof. Ivo Feußner lässt sich den Wachstumsstand der Pflanzen von Dmitrij Rekhter zeigen.
(Bild: Philipp Niemeyer)

Göttingen – Die schmerzlindernde Wirkung von Salizylsäure, einer Substanz, die heute leicht modifiziert als Aspirin verkauft wird, ist seit Jahrtausenden bekannt. Salizylsäure ist nicht nur ein Medikament, sondern auch ein Stresshormon der Pflanzen, das für die Abwehr schädlicher Krankheitserreger unerlässlich ist.

Unbekannt war jedoch, wie Pflanzen dieses Hormon erzeugen. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Universität Göttingen hat nun gemeinsam mit der University of British Columbia in Vancouver die Biosynthese der Salizylsäure aufgeklärt.

Salizylsäure – ältestes Schmerzmittel der Welt?

Bereits die Neandertaler nutzten salizylsäurehaltige Baumrinden zur Schmerzmedikation. Die erste chemische Extraktion von Salizylsäure gelang in den 1820er-Jahren, und eine verbesserte Variante der Salizylsäure wird seit über 120 Jahren als Aspirin vermarktet.

Wie die Salizylsäure von Pflanzen gebildet wird, war allerdings weitgehend unbekannt. Vor 20 Jahren etwa entdeckten Forscher in der Modelpflanze Arabidopsis thaliana ein Gen, das entscheidend für die Salizylsäuresynthese ist. Die Göttinger Forscher verwendeten für ihre Untersuchung Arabidopsispflanzen, die ihnen von Prof. Dr. Yuelin Zhang von der University of British Columbia zur Verfügung gestellt wurden und einen erhöhten Gehalt an Salizylsäure aufweisen.

Rätsel um Salizylsäure-Synthese in Pflanzen gelöst

Wenn in diesen Pflanzen ein Gen bisher unbekannter Funktion (PBS3) nicht funktionsfähig ist, reichert sich eine Vorstufe der Salizylsäure, die Isochorisminsäure, an. Daraus konnte das Göttinger Team die Wirkung des Genprodukts ableiten.

Daniel Lüdke zeigt seinen Kollegen die Ergebnisse der mikroskopischen Untersuchung.
Daniel Lüdke zeigt seinen Kollegen die Ergebnisse der mikroskopischen Untersuchung.
(Bild: Philipp Niemeyer)

Erstautor Dmitrij Rekhter von der Universität Göttingen erläutert den genauen Mechanismus: „PBS3 bindet Isochorisminsäure an Glutaminsäure, was zur Bildung der bisher unbekannten Verbindung Isochorismat-9-glutamat führt. Diese sehr instabile Substanz zerfällt spontan in Salizylsäure und ein Nebenprodukt.“ Ausschlaggebend für den Erfolg des Projektes war die enge Zusammenarbeit der Göttinger Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Ivo Feußner, Dr. Marcel Wiermer und Prof. Volker Lipka mit der Gruppe von Prof. Dr. Yuelin Zhang im Rahmen des 2016 gegründeten Internationalen Graduiertenkollegs „PRoTECT“.

„Diese Forschungsergebnisse verbessern unser Verständnis dafür, wie Pflanzen diesen für die Abwehr von Krankheitserregern entscheidenden Regulator synthetisieren, und sie eröffnen neue Möglichkeiten, Pflanzen zu züchten, die resistenter gegen Krankheiten sind“, sagt Feußner. „Das ist für die Pflanzenimmunität und damit auch für die Nahrungsmittelproduktion von grundlegender Bedeutung“.

Originalveröffentlichung: Dmitrij Rekhter et al.: Isochorismate-derived biosynthesis of the plant stress hormone salicylic acid. Science (2019). https://science.sciencemag.org/content/365/6452/498.abstract.

* T. Richter: Georg-August-Universität Göttingen, 37073 Göttingen

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