Ergebnisbericht 2010/11 - Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

110 WISSENSCHAFTLICHER ERGEBNISBERICHT | Infektion und Immunität | Pharmazeutische Forschung
05.1 Mikrobielle Vielfalt und die Entdeckung neuer Naturstoffe
PROJEKTLEITER | Prof. Dr. Rolf Müller | Forschungsgruppe Mikrobielle Wirkstoffe | rom@helmholtz-hzi.de
PROJEKTMITARBEITER | Dr. Klaus Gerth | Dr. Herbert Irschik | Dr. Rolf Jansen | Wolfgang Kessler |
Dr. Kathrin Mohr | Heinrich Steinmetz
Nach der Aufl ösung des Bereichs Naturstoffe in 2006 wurden
Forschungsarbeiten mit dem Schwerpunkt Suche und Be ar beitung
neuer Wirkstoffe aus gleitenden Bakterien von der neu
gegründeten Arbeitsgruppe “Mikrobielle Wirkstoffe” weiter -
geführt. Mit der Neuorientierung 2009 liegt der Schwerpunkt
unserer Arbeiten jetzt zunächst in der Rettung der vorhandenen
Stammsammlung mit etwa 8500 Myxobakterien und
2800 anderen gleitenden Bakterien, sowie der Verwertung des
dort noch ruhenden Potenzials an unbekannten Wirkstoffen.
Stammsammlung: Erstmals konnten wir uns einen Überblick
über die komplette Sammlung an gleitenden Bakterien
am HZI verschaffen. Wir entwickelten Strategien, wie wir
den wissenschaftlichen Wert der Stammsammlung erhöhen
und gleichzeitig die Zahl der in den nächsten Jahren zu reaktivierenden
Stämme verringern können. Bisher wurden
etwa 700 Stämme bearbeitet. Es wurden Kulturextrakte
zum Screening hergestellt und diese nach modernsten
Methoden der HPLC MS/MS analysiert. Es wurde hochmolekulare
DNA für Genomsequenzierungen und die Suche
nach ruhenden PKS Gen Clustern isoliert und die Stämme
physiologisch charakterisiert.
Naturstoffbiologie: Etwa 50 Myxobakterien unterschiedlicher
systematischer Zugehörigkeit wurden aus frischen
Bodenproben neu isoliert und auf Sekundärstoffbildung hin
untersucht. Nach der Sequenzierung der 16 S rDNA zeigte
sich, dass eines dieser Neuisolate nicht in die bisher bekannten
Gruppen der Myxobakterien eingeordnet werden
kann. Erste Hemmtests des Kulturextraktes gegen unterschiedliche
Bakterien, Hefen und Pilze zeigten eine gute
antibakterielle und antifungische Wirkung. Screening neuer
bisher unbekannter Gruppen von Myxobakterien erhöht,
wie bereits gezeigt, die Wahrscheinlichkeit, auch neuartige
Antiinfektiva zu entdecken. Die Entwicklung neuer Methoden
zur gezielten Isolierung unbekannter Myxobakterien
mit andersartigen physiologischen Eigenschaften ist ein
Schwerpunkt unserer Arbeiten.
Naturstoffchemie: Gephyronsäure wurde bereits vor 15
Jahren am HZI aus Archangium gephyra isoliert und seine
Wirkung als Inhibitor der eukaryotischen Proteinsynthese
mit einer im nanomolaren Konzentrationsbereich liegenden
cytostatischen Wirkung auf unterschiedlich humane
Zellli nien hin untersucht. Mit Hilfe neuer MS Daten und
mittels chemischer Derivatisierung konnte nun die Struktur
revidiert und die absolute Konfi guration aller Asymmetriezentren
bestimmt werden.
Elansolid A1 Elansolid A1 and A2 Elansolid A2
Durch ein unorthodoxes Isolationsverfahren für ein neues
Elansolid A Isomer zeigte sich überraschenderweise, dass
es eine gemeinsame Vorstufe für die Atropisomere Elansolid
A1 und A2 gibt. Molekularbiologische Untersuchungen
können möglicherweise einen Hinweis darauf geben, welches
der Elansolid A Isomere das wirkliche Endprodukt der
Biosynthese in Chitinophaga sancti ist, da die Umwandlung
der Isomere A1 und A2 in das neue Elansolid auch unter
milden Bedingungen in vitro erfolgt.
Fermentation: Die Fermentationseinheit bearbeitet schwer -
punktmäßig zwei Themen: 1. die Bereitstellung von ausreichendem
Material für die Isolierung, Strukturaufklärung
und für andere Anforderungen der Pipline bzw. von externen
Partnern, sowie 2. die Optimierung der Fermentationsprozesse
hinsichtlich der Produktausbeute.
Untersuchungen zur Prozessoptimierung wurden mit dem
Elansolidproduzenten Chitinophaga Fx GBF13 durchgeführt,
zum Teil im Rahmen einer Masterarbeit. Hier wurde der
Effekt unterschiedlicher Kohlenstoff- und Stickstoffquellen,
sowie die Wirkung unterschiedlicher pH-Werte des Mediums
systematisch untersucht und der Einfl uss des Sauerstoffgehaltes
auf die Produktion von Elansolid A1 gezeigt.
Parallele Fermentationen mit FxGBF13 unter verschiedenen
pO 2 -Bedingungen Foto: HZI
1. Jansen, R., Irschik, H., Huch, V., Schummer, D., Steinmetz, H., Bock, M., Schmidt, T.,
Kirschning, A., & Müller, R. (2010) Carolacton -a macrolide ketocarbonic acid reducing
biofi lm by the caries- and endocarditis-associated bacterium Streptococcus mutans.
European Journal of Organic Chemistry 7, 1284.
2. Buntin, K., Irschik, H., Weissman, K. J., Luxenburger, E., Blöcker, H., & Müller, R.
(2010) Biosynthesis of Thuggacins in Myxobacteria: Comparative cluster analysis
reveals basis for natural product structural diversity. Chemistry & Biology 17, 342.
3. Irschik, H., Kopp, M., Weissman, K. J., Buntin, K., Piel, J., & Müller, R. (2010) Analysis
of the sorangicin gene cluster reinforces the utitlity of a combined hylogenetic/
retrobiosynthetic analysis for deciphering natural product assembly by transATPKS.
ChemBioChem 11, 1840.