botenstoff 04.13 - Human.technology Styria GmbH

sequenzierte Genom des „Originalhamsters“ ist
die perfekte Referenz, um das Erbgut der Produktionszellen
zu untersuchen und anzupassen.
Weil das Hamstergenom in seiner Größe mit dem
menschlichen vergleichbar ist, galt es, enorme
Datenmengen zu bewältigen. „Wir haben 1,4 Milliarden
kurzer DNA-Abschnitte erzeugt“, erklärt
Karina Brinkrolf; sie war am CeBiTec für die
Sequenzierung zuständig. Die Herausforderung
war, diese Teile wie ein Puzzle zum gesamten Erbgut,
das auf 11 Chromosomenpaaren verteilt ist,
zusammenzusetzen.
Damit möglichst viele ForscherInnen Zugang zu
den Daten haben, hat Nicole Borth mit 2 Kollegen
die Plattform www.chogenome.org gegründet und
stellt dort Arbeitsmaterial zu den Hamsterzellen
zur Verfügung. Borths Vision: „Wir können Wirkstoffe
effizienter und kostengünstiger herstellen
– zu Preisen, die sich jedes durchschnittliche
Gesundheitssystem, idealerweise auch in Dritte-
Welt-Ländern, leisten kann.“
Die Forschungsergebnisse wurden im August
2013 im Top-Journal „Nature Biotechnology“ publiziert.
Autor: acib GmbH
Prof. Nicole Borth
Eine Forschergruppe um Prof. Nicole Borth entschlüsselte das Genom des
chinesischen Hamsters: „Wir können jetzt besser verstehen, wie die Zellen
funktionieren und sie besser an die gewünschten Anforderungen anpassen.“
„Pinien-Aroma“
gegen Käferinvasion
acib-Forscher verkürzen das Herstellen
von biologischen Wirkstoffen von 14 auf
nur drei Reaktionsschritte. Umweltfreundliche
Mittel gegen Fraßschädlinge wie den
Fichtenrüsselkäfer, gegen Bakterien oder
Pilze lassen sich nun einfach und umweltfreundlich
wie nie produzieren.
Pinien und rote Ameisen haben etwas gemeinsam:
Beide sondern Alkaloide ab, die
Feinde vertreiben. Diese Bio-Wirkstoffe
werden in der Industrie ob ihrer Umweltfreundlichkeit
und Unbedenklichkeit immer
gefragter. Das Problem ist, dass sie in
natürlicher Form nur in winzigen Mengen
vorhanden sind. Die chemische Synthese
wiederum ist kompliziert und aufwändig.
Forscher im Austrian Centre of Industrial
Biotechnology (acib) und an der Universität
Graz um Prof. Wolfgang Kroutil haben
nun eine neue Schlüsseltechnologie entwickelt,
eine viel versprechende Alkaloid-
Sorte viel einfacher herzustellen.
So auffällig der fast eineinhalb Zentimeter
große Fichtenrüsselkäfer ist, so schädlich
kann er sein. Die Insekten ernähren sich
am liebsten von jungen Fichten oder Kiefern,
in deren Stämme sie ihre Eier platzieren.
Die befallenen Bäume sind zum
Tod verurteilt – in Nordeuropa ein echtes
Problem. Ein Gegenmittel sind natürliche
Alkaloide, mit denen sich der Käfer
auf biologische Art vertreiben lässt. Die
Funktion ähnelt der Revier-Markierung
von Raubtieren durch Duftstoffe. Eines
dieser Alkaloide heißt „Dihydropinidin“
und gehört zur Substanzklasse der 2,6-Dialkylpiperidine.
In natürlicher Form ist
diese Substanz allerdings nur in winzigen
Mengen in Piniengewächsen vorhanden.
In größeren Mengen war die Herstellung
bis jetzt so gut wie nicht möglich, weil dafür
bis zu 14 sehr aufwändige, chemische
Syntheseschritte notwendig sind.
Eine acib-Forschungsgruppe um Prof.
Kroutil hat an der Universität Graz einen
neuen Zugang zu dieser Substanzklasse
gefunden: ein Enzym, das den Syntheseweg
auf nur drei Reaktionsschritte
verkürzt. Der erste und letzte Syntheseschritt
bleibt „chemisch“, der zentrale
wird von einer hoch spezifischen „Omega-Transaminase“
vollzogen. Das Enzym
stellt das gewünschte Produkt ohne
Nebenprodukte her. Das erspart Energie
und Zeit und verringert den Einsatz wenig
umweltfreundlicher organischer Lösungsmittel.
Damit gibt es nicht nur einen
Fortschritt im Kampf gegen den Käfer,
es eröffnen sich neue Möglichkeiten bei
der Herstellung von biologisch hoch wirksamen
Alkaloiden.
„Mit Hilfe der neuen Synthesetechnik
kann die chemische Industrie weitere, der
Natur abgeschaute, umweltfreundliche
Mittel gegen Schädlinge auf Basis von
Dialkylpiperidin synthetisieren“, erklärt
Kroutil. Dazu gehören „Anti-Fraßmittel“
ebenso wie Bakterizide oder Fungizide,
die nun in kommerziellem Maßstab erzeugt
werden können. Eben erst wurde
das Verfahren zum Herstellen von „Isosolenopsin“
angepasst. Die Substanz ist
ein Alkaloid, das von roten Ameisen zum
Schutz abgesondert wird. Für die Anwendung
ist sie interessant, weil sie antibakterielle
Eigenschaften hat. Darüber
hinaus wirkt sie anti-hämolytisch (verhindert
die Zerstörung von roten Blutkörperchen)
oder anti-nekrotisch (hilft gegen das
Absterben von Gewebe).
Wie wichtig das neu entwickelte
Synthesekonzept ist, zeigen die Veröffentlichung
in der renommierten
Wissenschaftszeitschrift „Angewandte
Chemie“ und die Nachfrage einer ausländischen
Landwirtschaftskammer um
eine Probe zum Test gegen einen Fraßschädling.
Autor: acib GmbH
Das Forscherteam rund um Prof. Wolfgang Kroutil (l.) arbeitet an der Verkürzung von Synthesewegen.
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