In een keverlarve is een enzym ontdekt dat twee verschillende producten maakt, afhankelijk van de metaalionen in zijn omgeving. Zou best kunnen dat dit regelmechanisme in de natuur veel vaker voorkomt. En dat de wetenschap het altijd over het hoofd heeft gezien omdat niemand er aan denkt om met die ionen te spelen, suggereert een recente publicatie in PNAS.

Het enzym in kwestie is betrokken bij de synthese van terpenoïden, een rijk geschakeerde collectie organische moleculen die bestaan uit bouwstenen van telkens 5 koolstofatomen en die voor allerlei doeleinden worden gebruikt. Zo maakt de larve van het waterkershaantje (Phaedon cochleariae) het C10-monoterpeen chrysomelidial aan als toxine tegen mieren en andere predatoren. Hij maakt er echter ook C15-sesquiterpenen van die dienen als groeihormoon.

En het grappige is dat de precursors voor beide stoffen blijken te worden gemaakt door één en hetzelfde isoprenyldifosfaatsynthase-enzym. Wat er gebeurt hangt af van de metaalionen die als cofactor helpen bij de katalyse. Zijn vooral kobalt- en mangaanionen aanwezig, dan maakt het enzym geranyldifosfaat aan, een C10-verbinding die als grondstof voor het toxine dient. Maar hebben magnesiumionen de overhand, dan zet het enzym er een extra C5-groep aan produceert zo farnesyldifosfaat, de C15-verbinding waar de hormonen uit voortkomen.

Waardoor het verschil precies wordt veroorzaakt is nog niet duidelijk, maar voor de hand ligt dat kobalt en mangaan door hun iets grotere diameter de aanhechting van de derde C5 fysiek in de weg zitten.

In de keverlarve zijn alledrie de metaalionen overigens standaard aanwezig, dus kennelijk gebeurt er iets waardoor ze niet regelmatig over het weefsel zijn verdeeld. Het nut ligt voor de hand: op deze manier kan de kever meer verschillende terpenen maken met minder isoprenyldifosfaatsynthases - en laat dit nu net een type enzym zijn waar insecten er maar een paar van hebben.

De auteurs besluiten hun verhaal met de woorden: “It serves as a reminder that neither substrate specificity nor product profiles can always be predicted by sequence similarity. Instead, rigorous biochemical testing is needed to establish enzyme function, especially among enzymes of terpene metabolism.” Waarvan akte.

bron: Max Planck Institute for Chemical Ecology