Kurzdefinition
Das Schlüsselenzym der THC-Biosynthese in Cannabis sativa. THCAS katalysiert die oxidative Cyclisierung von Cannabigerolsäure (CBGA) zu Tetrahydrocannabinolsäure (THCA) — dem direkten Vorläufer von THC.
Wissenschaftliche Beschreibung
Biochemie
THCAS ist ein Flavoenzym: Das Coenzym FAD ist kovalent über H114 und C176 gebunden. Das katalytische Tyrosin Y484 überträgt ein Proton und initiiert die Ringschlussreaktion. Die Kristallstruktur (PDB 3VTE, Shoyama 2012) zeigt ein β-Fassdomänen-Faltungsmotiv, das für berberinbrückenbildende Enzyme charakteristisch ist.
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Länge | 545 AS, 59 kDa |
| Km (CBGA) | ~0,5 μM |
| pH-Optimum | 5,5–6,0 |
| Temperatur-Optimum | 50 °C |
| Decarboxylierungsfaktor | 0,877 (Gesamt-THC = THC + 0,877 × THCA) |
Genomik
THCAS liegt auf Chromosom 7 (~26 Mb) in tandemartigen Retrotransposon-Arrays (LTR01/LTR08-flankiert). Pro haploidem Genom existiert maximal eine funktionelle Kopie; die Kopienzahl (CNV, 1–7 Kopien/Diploid) korreliert positiv, aber nicht-linear mit dem THC-Gehalt (Vergara 2019). Im Lynch-2025-Pangenome (193 Genome) zeigt der THCAS-Locus extrem niedrige Nukleotiddiversität — Zeichen starker selektiver Selektion in Drogentypen.
Verwandte Enzyme
cbdas teilt 84 % Aminosäureidentität mit THCAS, unterscheidet sich aber in 4 aktiven Zentrum-Resten (H69Q, C180G, A414V, I445T), was zur CBD- statt THC-Produktion führt. cbcas zeigt 92 % Identität und erzeugt CBCA (nicht-cyclisierende Reaktion, H494=Pro als Schlüsseldifferenz).
Anbau-Relevanz
- Erntezeitpunkt: THCAS-Expression und THC-Akkumulation peaked bei milchigen Trichomen (BBCH 61–65). Amberwerden = beginnende Degradation.
- Decarboxylierung: THCA → THC bei ~110 °C (0,877-Faktor für Gesamtberechnung).
- HLVd-Infektion: vd-sRNAs (19-nt-Homologie) silencen THCAS-mRNA → messbare THC-Reduktion.
- Engineering: N89Q/N499Q-Varianten zeigen 2× Aktivität in heterologer Expression (Thomas 2020).