Ergebnisbericht 2010/11 - Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

WISSENSCHAFTLICHER ERGEBNISBERICHT | Das Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS)
Rechenzentrum sowie Öffentlichkeitsarbeit. Dem Direktor
des Instituts stehen hierfür jeweils ein Verwaltungsleiter,
ein wissenschaftlicher Referent und eine administrative
Assistentin unterstützend zur Seite.
Die Abteilung „Mikrobielle Naturstoffe“ (MINS)
Abteilungsleiter | Prof. Dr. Rolf Müller | Helmholtz-Institut
für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) im
Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) | Abteilung
für Mikrobielle Naturstoffe (MINS) | rom@helmholtz-hzi.de
Wissenschaftliche Mitarbeiter | Dr. Daniel Krug |
Dr. Silke Wenzel
Den Schwerpunkt der Forschung in der Abteilung „Mikrobielle
Naturstoffe“ bildet die Untersuchung der chemischen
Eigenschaften, der biologischen Aktivität, der Produktion
sowie der Regulation von Naturstoffen aus Myxobakterien.
Diese im Boden lebenden Bakterien gehören ebenso wie die
schon länger als Wirkstoffproduzenten bekannten Actinomyceten
zu den wichtigsten Quellen von Naturstoffen. Sie
können verschiedenste Aktivitäten aufweisen und zum Bei -
spiel als Antibiotika, Krebstherapeutika, Immunsuppressiva
oder Parasitenbekämpfungsmittel eingesetzt werden. Myxo -
bakterien bilden eine Vielzahl von Naturstoffen, sogenannte
Sekundärmetabolite, unter anderem um mikrobielle Konkurrenten
oder Feinde auszuschalten. Die Erforschung des
enormen Potenzials der Myxobakterien für die Herstellung
biologisch aktiver Substanzen erfordert den Einsatz eines
breiten Spektrums unterschiedlicher Methoden aus den
Bereichen Mikrobiologie, Molekularbiologie, Genetik, Biochemie,
Verfahrenstechnik und analytische Chemie.
Neu isolierte Myxobakterien aus diversen Lebensräumen
weltweit bilden zusammen mit der historisch gewachsenen
Myxobakterien-Stammsammlung des HZI in Braunschweig
(über 8000 Stämme sind dort eingelagert) die Grundlage für
die Suche nach bislang unbekannten Naturstoffen. Dabei ist
es bereits gelungen, neue Bakterienarten, -gattungen und
-familien sowie zahlreiche Kandidaten für neue Naturstoffe
Sonja Burkart aus der Abteilung MINS kontrolliert eine Kultur
im Schüttler. Foto: HZI, Bellhäuser
(A) Schwarm von Byssovorax cruenta verlässt ein Cellulosestück
auf einer Agar-Platte und (B) lichtmikroskopische
Aufnahme eines Fruchtkörpers von Chondromyces crocatus)
Fotos: R. Garcia
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zu identifi zieren. Bei der Isolierung eines neuen Myxobakteriums
ist es häufi g unumgänglich, eine aufwendige
Optimierung von mikrobiologischen Arbeitsweisen und
Kultivierungsbedingungen zu betreiben, denn Myxobakterien
pfl egen einen ausgesprochen komplexen „Lebensstil“:
Sie sind in der Lage sich in Schwärmen gleitend fortzubewegen
und sich von anderen Mikroorganismen zu ernähren,
indem sie diese regelrecht vertilgen. Unter Hungerbedingungen
dagegen bilden Myxobakterien multizelluläre
Strukturen, die sogenannten Furchtkörper, in deren Inneren
sie als Myxosporen auch Stress wie z.B. Hitze oder Trockenheit
überdauern können.
Sobald es gelingt, ein Myxobakterium unter Laborbedingungen
zu kultivieren, setzt die Abteilung MINS moderne
massenspektrometrische Methoden ein, um das Metabolitenprofi
l auf die Anwesenheit bereits bekannter myxobakterieller
Sekundärmetaboliten zu untersuchen. Gleichzeitig
dient eine Reihe mikrobiologischer und zellbiologischer
Aktivitätstest dazu, möglicherweise vorhandene neue
Sekundärmetaboliten mit interessanter Wirkung zu entdecken.
Deren Produktion wird sodann optimiert und nach
Fermentation des Produzentenstamms im vergrößerten
Maßstab mit fl üssigkeitschromatographischen Verfahren
aufgereinigt und der Strukturaufklärung zugeführt. Außerdem
folgen häufi g weitere zellbiologische Untersuchungen,
um den Wirkmechanismus eines vielversprechenden neuen
Naturstoffs im Detail aufzuklären. Diese Arbeiten werden
in enger Kooperation mit der Arbeitsgruppe Mikrobielle
Wirkstoffe (MWIS) am HZI durchgeführt.