Prenylierung

Prenylierung bezeichnet die Übertragung einer Prenylgruppe auf ein Substrat. Die häufigste Prenylgruppe ist die Isoprenylgruppe, insbesondere 3,3-Dimethylallyl (Prenyl) oder längere Reste wie Farnesyl (C15) und Geranylgeranyl (C20). In der Biochemie bezieht sich der Begriff oft auf posttranslationale Modifikationen von Proteinen, die deren Membranbindung und Signalweiterleitung beeinflussen. In der Biosynthese nutzen Enzyme wie Farnesyltransferasen und Geranylgeranyltransferasen Donatoren aus dem Mevalonatweg, typischerweise Farnesylpyrophosphat (FPP) oder Geranylgeranylpyrophosphat (GGPP), um eine Prenylgruppe kovalent zu übertragen.

Bei Proteinen erfolgt die Modifikation fast immer am C-terminalen CaaX-Motiv (C = Cystein, a = aliphatische Aminosäure, X = Rest, der die Transferase bestimmt). Die Prenylierung erleichtert die Membranlokalisation der Proteine; häufig folgen Proteolyse und Carboxylmethy­lierung. Abweichungen und alternative Motive können auch zu N- oder O-Prenylierungen führen, sie spielen auch in der Naturstoffchemie und bei derivatisierten Peptiden eine Rolle.

In der synthetischen Chemie wird Prenylierung genutzt, um Lipophilie in Moleküle einzuführen. Typische Methoden umfassen Reaktionen mit Prenylhalogeniden oder die Nutzung von Reagenzien, die eine O-, N- oder C-Prenylierung unter geeigneten Bedingungen ermöglichen. Die Wahl des Donors und der Reaktionsführung beeinflusst Regio- und gegebenenfalls Stereoselektivität.

Bedeutung: Prenylierung ist zentral für die Biologie membrangebundener Signale und dient der strategischen Modifikation natürlicher Produkte. Inhibitoren der Farnesyltransferasen wurden als Ansatzpunkte in der Krebstherapie untersucht, erzielten aber begrenzte klinische Erfolge aufgrund redundanter Isoprenylierung.