Cannabinoidsynthase: die Enzyme, die über den Chemotyp entscheiden
Kurz gesagt
Eine Cannabinoidsynthase ist ein Enzym, das aus Cannabigerolsäure eine der drei Säurevorstufen macht. Es gibt drei davon: die THCA-Synthase, die CBDA-Synthase und die CBCA-Synthase. Welche in einer Pflanze aktiv ist, bestimmt ihren Chemotyp und damit, ob sie THC, CBD oder Cannabichromen ansammelt.
Was sie chemisch tun
Alle drei katalysieren dieselbe Art von Reaktion: eine oxidative Zyklisierung des Geranylrests am CBGA-Molekül. Der Unterschied liegt allein darin, an welcher Stelle sich der Ring schließt, und genau daraus ergeben sich die verschiedenen Produkte.
Es sind kovalent flavinylierte Oxidasen, also Enzyme mit einem fest gebundenen Flavin-Kofaktor. Sie gehören damit zur Familie um das Berberinbrücken-Enzym, zu dem sie 40 bis 50 % Übereinstimmung in der Aminosäurefolge zeigen.
Warum die Weiche nicht scharf trennt
THCA- und CBDA-Synthase stimmen über 544 Aminosäuren zu 83,9 % überein und stammen offenkundig von einem gemeinsamen Vorläufer ab. Diese Nähe hat Folgen: in Hefe hergestellt bildeten beide Enzyme aus Cannabigerolsäure jeweils alle drei Hauptcannabinoide, dazu fünf weitere, nicht identifizierte Produkte mit Cannabinoid-Grundgerüst.
Die Vorstellung eines Enzyms mit genau einem Produkt hält der Messung im Reagenzglas also nicht stand. Über den Chemotyp entscheidet die relative Aktivität der Enzyme, nicht deren Ausschließlichkeit.
Bezug zu Cannabis
Wenn eine Synthase ausfällt, staut sich ihr Ausgangsstoff. Genau das ist der Mechanismus hinter dem Chemotyp IV: eine Variante der THCA-Synthase mit einem einzelnen Basenaustausch, die das Enzym vermutlich funktionsunfähig macht, führt dazu, dass Cannabigerolsäure in der Pflanze liegen bleibt. Dieser Austausch dient in der Zucht als molekularer Marker. Was das für den CBG-Gehalt bedeutet, steht im Artikel zu Cannabigerol.