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(Last modification:
21. November 2010)
Resveratrol und Derivate in der Weinrebe (Vitis vinifera)
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and French
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Anmerkungen
-
Dies ist
kein Versuch auf Vollständigkeit; er versucht lediglich, die Stilbene in der
Weinrebe zusammenzufassen
20.05.2010: Eine zusätzliche Seite mit den Stilbenen, die in der
Weinrebe zwischen 1995 bis Ende 2008 neu identifiziert wurden:
Mehr...
Resveratrol
(cis-
und trans-Form, die trans-Form viel häufiger als die cis-Form)
und die anderen Haupt-Stilbene, wie Pterostilben (3,5-Dimethylresveratrol),
Piceid (ein Resveratrolglucosid), Epsilon-Viniferin (ein Resveratrol-Dimer),
und Alpha-Viniferin (ein Resveratrol-Trimer) wurden zunächst als
Phytoalexine in Blättern entdeckt (Langcake
and Pryce, 1976; Pryce and
Langcake, 1977; Langcake
and Pryce, 1977a; Langcake
and Pryce, 1977b; Langcake
et al., 1979; Blaich and
Bachmann, 1980; Langcake,
1981). Die Strukturen werden in Fig. 1 gezeigt.
Fig. 1
Resveratrol (trans- und cis-Formen) die häufigsten Derivate. Die
Farben kennzeichnen die Resveratrol-Monomere.
Alle, besonders Resveratrol, Piceid, und Pterostilben, wurden dann in allen
untersuchten Geweben gefunden (e.g.
Lamikanra et al., 1996; Adrian
et al., 2000; Versari et al.,
2001; Wang et al., 2009).
Andere wurden zuerst in Zellsuspensions-Kulturen
nachgewiesen, wie z.B. Piceatannol
und sein Glucosid (Astringin) (De
Lima et al., 1999), Delta-Viniferin und Pallidol (Fig. 2) (Waffo-Téguo
et al., 2001; Pezet et al.,
2003).
Die meisten von uns möchten jedoch erstmal wissen, welche Substanzen in den
Trauben und dann im Wein vorkommen. Generell kann man sagen, das die in Fig. 1
gezeigten Substanzen in den Beeren und im Wein vorhanden sind, siehe z.B.
Lamuela-Raventos and Waterhouse,
1993; Waterhouse and
Lamuela-Raventos, 1994;
Goldberg et al., 1995;
Lamikanra et al., 1996; Sato et
al., 1997; De Lima et al.,
1999; Romero-Pérez et al.,
1999; Versari et al., 2001;
Cantos et al., 2002;
Moreno-Labanda et al., 2004;
Vitrac et al., 2005;
Sun et al., 2006;
Naugler et al., 2007).
Fig. 2.
Resveratrolderivate (Piceatannol, Astringin), und einige Oligomere.
Die Farben kennzeichnen die Resveratrol-Monomere.
Zusätzlich wurden eine Reihe von Resveratrol-Derivaten beschrieben, und einige
können in ziemlich hoher Konzentration auftreten. Die Formeln sind in Fig. 2:
a) Pallidol
und seine Glucoside (Baderschneider
and Winterhalter, 2000;
Naugler et al., 2007; He et al.,
2009),
b)
Vitisin A (Schwarz et al.,
2003; Seya et al., 2009),
Ampelopsin B, ein Resveratrol-Dimer (Seya
et al., 2009),
c) Hopeaphenol (Guebailia
et al., 2006; Seya et al., 2009)
(zwei Moleküle von Ampelopsin B; ursprünglich vor vielen Jahren aus einer
anderen Pflanze beschrieben (Coggon et al., 1965;
Coggon et al., 1966)).
Diese Liste ist sicherlich nicht vollständig. Besonders die Varietät Vitis vinifera
'Kyohou' und andere Vitis Arten/Unterarten enthalten noch mehr Oligostilbene (s.
z.B.
Ito et al., 1999).
Die Pharmakologie der meisten dieser Substanzen wurde nicht systematisch
untersucht, nach meiner Kenntnis, und die Biosynthese ist unbekannt. Es ist z.B.
nicht klar, ob sie enzymatisch gebildet werden, oder ob sie durch oxidative
Prozesse bei der Weinherstellung/Reifung entstehen (s. z.B.
Cichewicz et al., 2000).
Einige allgemeine Kommentare
-
Die
verschiedenen Weinrebensorten zeigen eine grosse Variation in der Bildung
von Resveratrol und Derivaten in den Beeren. Man kann sicherlich
generalisieren, dass rote Trauben mehr Resveratrol enthalten als weisse
Trauben. Jedoch, dies kann von Jahr zu Jahr enorm schwanken; es hängt von
mehreren Faktoren ab, z.B. dem Klima (s. z.B.
Goldberg et
al., 1995), Stressbedingungen, wie UV-Einstrahlung (s.
z.B.
Bais et al., 2000;
Adrian et al., 2000;
Cantos et al., 2001;
Versari et al., 2001;
Cantos et al., 2002;
Cantos et al., 2003), und
Infektionen der Beeren mit Pilzen oder Bakterien
(s. z.B.
Jeandet et al., 1995).
-
In den Beeren befindet sich das meiste
Resveratrol in der Haut
(s. z.B.
Kiraly-Veghely et al., 1998;
Sun et al., 2006;
Fornara et al., 2008),
und die Art der Fermentation bestimmt, wieviel Resveratrol schliesslich im
Wein sein wird: Es wird viel sein, wenn Haut und Saft lange in Kontakt
bleiben (wie bei vielen Rotwein-Herstellungen), und es wird weniger sein,
wenn dieser Kontakt nur kurz ist (wie häufig bei der Weisswein-Herstellung).
Seitenanfang
Enzyme der Resveratrol- Biosynthese und der Derivate
Die
Biosynthese von Resveratrol wird bereits an anderer Stelle ausführlich
besprochen (mehr...), und deshalb wird
hier nur auf die Weinrebe eingegangen.
cDNAs für
Resveratrolsynthase
wurden beschrieben (Melchior
and Kindl, 1990; Sparvoli et
al., 1994). Die Summe der Ergebnisse ergab, dass es in Vitis vinifera
eine grosse Genfamilie für dieses Protein gibt (Sparvoli
et al., 1994).
Die funktionelle Analyse rekombinanter Proteine zeigte, dass 4-Coumaroyl-CoA das
bevorzugte Substrat ist, wie man von der Dominanz von Resveratrol erwarten
würde. Wie bei anderen Stilbensynthasen (STS, die Resveratrolsynthase ist eine
STS) ist wahrscheinlich, dass Piceatannol und Astringin (Fig. 2) durch das
gleiche Enzym, aber aus Caffeoyl-CoA synthetisiert werden, also einem Substrat,
welches bereits zwei benachbarte Hydroxylgruppen enthält. Interessanterweise
kann Resveratrol im Menschen durch Cytochrom P450 CYP1B1 hydroxyliert werden, zu
Piceatannol (Potter
et al., 2002). Das ist vermutlich der Grund, warum manche Webseiten angeben,
dass Piceatannol ein Degradations-Produkt von Resveratrol ist. Ein bisschen
einseitig; es wäre sicherlich gut, wenn sich die Autoren mal ansehen würden, was
in der Pflanze vorhanden ist.
Eine interessante Frage ist, ob die Stilbensynthase aus der Weinrebe wohl den
"Aldol
Switch Mechanismus" (Aldolschalter) verwendet, der bei der
Stilbensynthase (STS) aus der Kiefer
entdeckt wurde. Aber die für den Aldolschalter charakteristischen Aminosäuren
scheinen in dem Enzym aus der Weinrebe zu fehlen, und so sieht es aus, als ob
hier ein alternativer Mechanismus für die STS-Typ Ringfaltung verantwortlich ist
(mehr...).
Die STS kann in allen Pflanzengeweben aktiv sein, und sie wird durch viele
Stressbedingungen induziert. Von besonderem Interesse ist natürlich die
Situation in den Beeren, da diese die Basis für den späteren Gehalt an
Resveratrol im Wein sind. Deshalb gibt es eine ganze Reihe von Publikationen
darüber; hier nur eine kleine Auswahl: Lokalisierung in den Berren
(Fornara
et al., 2008),
Aktivität in gesunden Trauben
(Gatto
et al., 2008),
und die Expression im Verlaufe der Reifung, Eintrocknung, und die Wirkung von
UV-Behandlung
(Versari et al., 2001).
Besonders die Behandlung der Beeren mit UV kann zu einer beträchtlichen Zunahme
an Resveratrol führen
(Bais et al., 2000;
Cantos et al., 2002;
Cantos et al., 2003).
Die Synthese
von Pterostilben (Fig. 1) benötigt
O-Methyltransferase-Aktivitäten
(OMT), und eine cDNA für ein solches Protein wurde beschrieben. Es ist
bemerkenswert, dass dieses Enzym wahrscheinlich beide Methylierungen durchführt:
Eine Ko-Expression der STS mit der OMT in transgenem Tabak führte direkt
zu Pterostilben (Schmidlin
et al., 2008).
Die Bildung von Piceid (Fig. 1 ) und
Astringin (Fig. 2) setzt eine
Glucosyltransferase voraus, und eine cDNA für ein solches Protein
wurde charakterisiert
(Hall
and De Luca, 2007). Interessanterweise ergab die funktionelle Analyse des
rekombinanten Proteins, dass es polyfunktional ist: Es glucosylierte
Resveratrol, Flavonoide, und Coumarine bei leicht alkalischem pH (pH 8-10), aber
Hydroxybenzoesäuren und Hydroxyzimtsäuren bei niedrigerem pH (pH 5.5-7). Die
Autoren zeigten auch, dass die Beeren von Vitis labrusca sowohl
Stilbenglucoside als auch Glucose-Ester von Hydroxyzimtsäuren akkumulieren; dies
passt zu einer bi-funktionalen Funktion in der Modifikation von Stilbenen und
Hydroxyzimtsäuren.
Genomsequenzen
Grosse Anstrengungen werden unternommen, das ganze Genom zu sequenzieren (Jaillon
et al., 2007; Velasco et al.,
2007; Doddapaneni et al.,
2008; Grimplet et al., 2009),
und die Verfügbarkeit der Sequenzen wird unter anderem viel dazu beitragen, die
Biosynthesen und ihre Regulation besser zu verstehen.
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