Der Stoff, der Katzen wahnsinnig macht, heißt Nepetalakton. Dieses kleine Molekül aus miteinander verschweißten Ringen – hergestellt von Nepeta cataria, der Katzenminze – verursacht bei etwa drei Viertel aller Katzen eine ganz spezifische Reaktion: Erst schnüffeln sie an der Quelle des Geruchs, dann kauen sie auf der Pflanze herum, reiben Kopf und Kinn daran und den ganzen Körper und rollen sich herum. Es scheint ihnen Spaß zu machen.

Das Nepetalakton gehört zu den Terpenoiden, den bedeutendsten Naturstoffen überhaupt. Etwa zwei Drittel aller von Organismen produzierten Moleküle gehören schätzungsweise zu diesen Chemikalien, die aus Untereinheiten von je fünf Kohlenstoffatomen zusammengesetzt sind. Ihre Funktionen sind ungezählt: Für die Katzenminze ist Nepetalakton ein Instrument zur Insektenabwehr, der Stoff verscheucht die ungebetenen Gäste. Die Wirkung auf Katzen ist eine ganz andere.

Seit Jahrzehnten erforschen Fachleute den seltsamen Stoff, und je genauer sie hingucken, desto merkwürdiger werden er und seine Wirkung. Zum Beispiel ging man lange davon aus, dass Nepetalakton auf Katzen wie ein Pheromon wirkt, das womöglich im Urin von Katern vorkommt – nur ein solcher Botenstoff, dachte man, könnte eine so berechenbare Reaktion auslösen. In den 1980er Jahren stellte sich dann allerdings heraus: Die Pheromon-Rezeptoren des vomeronasalen Organs der Katze haben damit nichts zu tun.

Wie entsteht die Katzendroge?

Auf eine weitere Überraschung stieß eine Arbeitsgruppe um Sarah E. O'Connor vom John Innes Centre in Norwich. In der eng verwandten Art Nepeta mussinii untersuchte die Biochemikerin, wie die Pflanze das Molekül herstellt – und fand eine Anomalie. Anders als fast alle verwandten Moleküle benötigt die Katzendroge zwei unterschiedliche Enzyme zu ihrer Bildung. Das erste ist schon länger bekannt – das zweite ist neu, und extrem ungewöhnlich, berichtet das Team in »Nature Chemical Biology«.

Das mag zuerst einmal nach einem unbedeutenden chemischen Detail klingen, aber zu den Terpenoiden gehören die meisten von Menschen ausgiebig genutzten Naturstoffe, zum Beispiel auch die Cannabinoide, Menthol, das Krebsmedikament Taxol und – passend zur Jahreszeit – Vanillin. Die chemischen Verwandten des Nepetalakton gelten seit einigen Jahren als aussichtsreiche Wirkstoffkandidaten gegen Krebs.

Die meisten dieser Moleküle erntet man längst nicht mehr aus Pflanzen, sondern stellt sie in großen Mengen technisch her. Das heißt heute: biotechnisch, nach dem Vorbild der Natur. Doch wie die Natur, konkret Nepeta, die erhofften Tumorjäger zusammenmontiert, war bisher unklar. Besonders der entscheidende Schritt blieb mysteriös: wie der Stoff zu den beiden Ringen kommt.

Solche ringtragenden, also zyklischen Terpene entstehen normalerweise durch die Wirkung eines einzelnen Enzyms: Das Protein greift das lang gestreckte Vorläufermolekül, biegt es zurecht und schließt zusätzliche Bindungen, so dass aus der Kette Ringe werden. Nicht aber bei der Katzenminze und ihren Verwandten. Dort erzeugt das Enzym nur eine aktivierte Form des Vorläufermoleküls.

Was der Mensch kann, kann die Minze schon lange

Theoretisch könnten sich die Ringe einfach spontan von selbst bilden. Aber es gibt acht mögliche Varianten des Nepetalaktons, und jede Art, ja sogar Pflanze hat ihre eigene Mischung. Der Wirkstoff der Katzenminze zum Beispiel, das cis-trans-Nepetalakton, macht in der Katzenminze 70 bis 100 Prozent der Mischung aus – wie steuert sie das? Die Enzyme, die O'Connor und ihr Team nun gefunden haben, klären diese Frage – und enthüllen die außergewöhnliche Biochemie der Katzenminze und ihrer Verwandten: Die Nepetalaktone entstehen tatsächlich in zwei unabhängigen Schritten, anders als nahezu alle anderen verwandten Naturstoffe. Welches der Moleküle entsteht, bestimmt der genaue Aufbau des zweiten, neu entdeckten Enzyms.

Dieser zweite Schritt der Reaktion schließt eine lange rätselhafte Lücke. Möglicherweise entsteht der Ring durch eine chemische Reaktion, die die Menschheit bisher fast als einzige für sich beanspruchen konnte: Die Diels-Alder-Reaktion ist in der technischen Chemie weit verbreitet, in der Natur kannte man sie bisher gar nicht. Vor ein paar Jahren stellte eine Arbeitsgruppe sogar ein solches Enzym künstlich her, um zu zeigen, dass Biomoleküle solche Reaktionen überhaupt katalysieren können. Nun stellt sich wohl heraus: Die Katzenminze konnte es schon immer.

Damit sind noch längst nicht alle Fragen zur Biochemie des Nepetalaktons in der Pflanze geklärt. Und in der Katze sowieso nicht. Inzwischen weiß man zwar, dass das Molekül mit den Pheromonen der Katze nichts zu tun hat, aber auf welchem Weg er bei Katzen eine so spezifische Wirkung erzeugt, ist unklar. Das Molekül bindet an irgendeinen Geruchsrezeptor in der Nase der Katze, doch was dann passiert, hat noch niemand untersucht. Vielleicht hat es etwas mit Sex zu tun. Eigentlich ist das alles sogar ziemlich einfach herauszufinden: Man muss nur eine Katze dazu bringen, eine halbe Stunde lang bewegungslos in einem Kernspintomografen zu liegen, während man ihr Katzenminze vor die Nase hält.