Ergebnisbericht 2010/11 - Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

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SONDERBEITRÄGE | Magnetische Kernresonanzspektroskopie, ein wichtiges Instrument im Arsenal der Technologieplattform
mehr als 600 spezifi sche myxobakterielle Metaboliten
bestimmt und deren Strukturen erforscht. Im Laufe der
Jahre wurde eine ganze Reihe kleinerer Moleküle ermittelt
und näher bestimmt, die über antitumorale, antivirale
(Proteasominhibitoren), antiinfektive (Interferonregulatoren)
und antibakterielle (Antibiotika, Zytolysininhibitoren,
Biofi lminhibitoren) Eigenschaften verfügen. Darunter war
die wichtigste Entdeckung das Epothilon, eine Verbindung,
die die Grundlage für die Entwicklung einer Therapie gegen
aggressiven, metastatischen oder lokal fortgeschrittenen
Brustkrebs bildet.
NH
O
HO
OH
O
O
O
O
O
Abb. 5. Biosynthetische Präkursoren des Apicularen B Grafi k: HZI
Genom
OH OH
1D Struktur
N
H
O
Apicularen B
1,2- 13 C-Azetat
1- 13 C-Glycin
13 C-Methylmethionin
Abb. 6. Instrumentarium für die funktionelle Genomik Grafi k HZI
VOM GENOM ZUR FUNKTIONELLEN GENOMIK
Proteomics
2D Gelelekrophorese
MALDI / ESI MS
Proteinsequenzierung
Posttranslationale
Modifi kation
Proteom
Die NMR-Spektrosokopie ist desweiteren die wichtigste
Methode zur Ermittlung der Struktur synthetischer Derivate
natürlicher Substanzen, die zur Untersuchung der Strukturaktivitäten
hergestellt wurden. Sie sind die Voraussetzung
für die Entwicklung von Medikamenten und für die a priori
Synthese chemischer Substanzen für Forschergruppen in
den Bereichen Biochemie und medizinische Chemie. In der
Vergangenheit wurden desweiteren bedeutende Kooperationsprojekte
mit Universitäten und anderen Instituten auf
den Weg gebracht, bei denen Untersuchungen von Naturstoffen
eine Rolle spielen, die aus Bakterien, Pilzen, Pfl anzen
und Meeresbewohnern gewonnen wurden.
Biosynthetische Signalwege und Kontrolle biologischer
Systeme Erkenntnisse über die Biosynthese von Sekundärmetaboliten
lassen sich auch durch die Kontrolle der Stoffe
nach Verabreichung von mit 13 C angereicherten Präkursormolekülen
an das Erzeugerbakterium gewinnen. Unter
diesen Bedingungen werden die Präkursoren in den
entsprechenden Stoff eingebaut. Infolgedessen treten
verstärkte Signale im 13C-NMR-Spektrum auf, die auf die
Kohlenstoffatome beschränkt sind, die aus dem angereicherten
Material stammen. Abbildung 5 zeigt ein Beispiel
für Apicularen B, das aus Azetat, Glyzin und Methionin
biosynthetisch hergestellt wurde.
Der Nutzen der NMR-Spektroskopie zur Kontrolle von Änderungen
im biologischen System wurde bereits früh erkannt.
Dieses Verfahren wurde für die nicht invasive Untersuchung
des Säuredifferenzials in Zytoplasma-Vakuolen und der
Phosphatmetaboliten von Pfl anzenzellen in Suspensionskul-
Funktionelle Genomik
Proteingewinnung Strukturelle Methoden
Rekombinante
Methoden
Klonierung
Expression
Proteinfermentation
Festbett
Peptid-
Synthese
Zelluläre Funktion & Regulation
Protein 3D Struktur
Röntgenstrukturanalyse
NMR Spektroskopie
Flexible nicht-kristalline
Proteine