Metabolomics and bioanalysis of terpenoid derived secondary metabolites

Analysis of Cannabis sativa L. metabolite production and prenylases for cannabinoid production

Analyse van de cannabinoïdproductie voor medicinale Cannabis sativa

Voor de plant Cannabis sativa is er hernieuwde interesse, zowel in de wetenschap als bij een breed publiek, voornamelijk vanwege de gerapporteerde medicinale effecten van cannabinoïden. Remco Muntendam richtte zijn promotieonderzoek op het productieproces van cannabinoïden in de plant en zette de eerste stappen richting recombinante cannabinoïdproductie.

Voor de productie van cannabinoïden is ‘prenylatie’ de eerste stap in de secondaire metabolische route. Deze stap combineert twee primaire metabolische routes (de polyketide en de prenyl routes) voor de productie van de voorloper voor de meest bekende cannabinoïden, genaamd cannabigerolzuur. Het enzym verantwoordelijk voor deze specifieke stap is in de literatuur beschreven als geranyl olivetolzuur transferase. Deze activiteit kon ook door Muntendam aangetoond worden.

Met behulp van moderne analysetechnieken uit de metabolomics  onderzocht Muntendam cannabinoïdproductie in verschillende genetische varianten van medicinale C. sativa. Hij identificeerde drie oliehoudende celorgaantjes, die in verschillende delen van de plant (bijvoorbeeld bloem of schutblad) in verschillende stadia (zoals tijdens de bloei) voorkomen en analyseerde ook de verhoudingen tussen de  verschillende cannabinoïden.

Daarnaast onderzocht Muntendam een alternatief enzym voor de productie van cannabigerolzuur. Dit onderzoek leidde dankzij een nieuwe hypothesis voor het katalytische mechanisme tot inzichten voor verbeteringen van de activiteit- en substraatspecificiteit. Verder leidde het tot verbeteringen van de activiteit op substraten die van belang zijn voor cannabinoïdproductie.

Ten slotte toonde hij de potentie van recombinante terpeenproductie aan na genetische manipulatie van de gist Xanthophyllomyces dendrorhous. De resultaten maakten ook de potentie voor verbetering van het productieniveau inzichtelijk.

Remco Muntendam deed zijn promotieonderzoek aan de RUG bij de vakgroep Farmaceutical Biology van het Groningen Research Institute of Pharmacy (GRIP). Hij werkt nu bij DSM Food Specialties in Delft.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/abeb2acd-ee23-4d30-b8ed-9729d2aece79