Bij de synthese van nepetalacton, het werkzame bestanddeel van kattenkruid, blijken twee enzymen nauw samen te werken. Mogelijk geldt hetzelfde voor sommige plantaardige geneesmiddelen, schrijven Sarah O’Connor en collega’s van het John Innes Centre in Norwich in Nature Chemical Biology.

Het verklaart hoe het kan dat elke soort van het geslacht Nepeta de vier stereo-isomeren, die bestaan van nepetalacton, aanmaakt in een eigen verhouding.

Bekend was al dat nepetalacton ongeveer driekwart van alle katten dol maakt en dat de plant het maakt uit 8-oxogeranial, een niet-cyclische verbinding waarvan slechts één variant bestaat. De stereochemie sluipt er in wanneer het wordt geactiveerd via reductie tot een enol, waarna ringsluiting volgt. Het levert een mix op van nepetalactolen en een paar cyclische dialdehydes; om het af te maken worden de lactolen gedehydrogeneerd tot lactonen.

Tot nu toe werd aangenomen dat reductie én ringsluiting het werk waren van één iridoïdesynthase-enzym, waarvan elke Nepeta-soort kennelijk een eigen stereospecifieke variant had. De dehydrogenering zou er helemaal los van staan; daar zorgde een ander enzym voor, dat nog niet was geïdentificeerd.

De huidige publicatie maakt ten eerste duidelijk dat iridoïdesynthases de samenstelling van de productmix helemaal niet sturen. Sterker nog: ze sluiten zelf geen ringen. Wanneer je een ‘los’ iridoïdesynthase loslaat op 8-oxogeranial, kun je wel degelijk ringsluitingen krijgen. Maar alleen als je er een bufferoplossing aan toevoegt om de pH constant te houden. Die werkt als zure katalysator en bevordert tautomerisatie, dus het in elkaar overgaan van de verschillende isomeren in de mix. Ringsluiting (of opening!) is daarbij gewoon een van de mogelijkheden. Hoe geconcentreerder die buffer, hoe harder het gaat.

Het inspireerde de Engelsen om nog eens beter naar het hydrogenase te zoeken. Dat bleek een enzym te zijn dat nog nergens anders is aangetroffen en dat twee functies heeft: dehydrogenering én ringsluiting. Bij dat laatste heeft het een sterke voorkeur voor één van de vier stereo-isomeren.

Naast dit cyclase-enzym, dat de naam NEPS1 meekreeg, doken bij het onderzoek nog twee andere NEPS’en op die alléén die ringsluiting katalyseren en de dehydrogenering daarna aan NEPS1 overlaten. NEPS2 lijkt verder sterk op NEPS1 maar NEPS3 zit anders in elkaar en lijkt ook totaal anders te werken, wat een ander stereo-isomeer van nepetalacton oplevert.

Er zijn meer planten die werken met iridoïdesynthases, en het vermoeden rijst dat die voor ringsluitingen eveneens aparte, nog niet geïdentificeerde enzymen nodig hebben. Dat zou bijvoorbeeld verklaren waarom het zo lastig is gebleken nom de kankermedicijnen vinblastine en vincristine te laten namaken door genetisch gemodificeerde bacteriën: er miste gewoon nog een gen.

Waarom Nepeta-soorten precies spelen met de mix van stereo-isomeren is nog niet helemaal duidelijk. De vier varianten ruiken verschillend en mogelijk reageren vraatzuchtige insecten er, anders dan katten, wél selectief op.

bron: John Innes Centre