Deutsche Wissenschaftler in der Antibiotika-Forschung erfolgreich
Wissenschaftlerin Prof. Dr. Yvonne Mast entwickelt mit ihrem Team neue
Methode zur Derivatisierung von Antibiotika
Forschende rund um Professorin Dr. Yvonne Mast, Leiterin der Abteilung
Bioressourcen für Bioökonomie und Gesundheitsforschung am Leibniz-Institut
DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen, haben eine
neue Methode zur Veränderung (Derivatisierung) von Antibiotika entwickelt.
Antibiotika sind medizinisch wichtige Wirkstoffe, die häufig von
Mikroorganismen produziert werden. Solche Naturstoffe besitzen oft eine
chemisch komplexe Struktur und lassen sich entsprechend schwer oder gar
nicht chemisch herstellen oder durch semi-Synthese verändern. Um die
Wirkungsweise der Substanzen zu verbessern oder, wie bei Antibiotika,
beispielsweise resistenzbrechende Eigenschaften zu erzeugen, ist eine
Anpassung der Substanzen aber häufig erforderlich. Eine Alternative zur
chemischen Veränderung der Substanzen, der Derivatisierung, bietet die
Mutasynthese. Hierbei werden Mutanten der Mikroorganismen erstellt, die
ein Antibiotikum produzieren. Dabei werden die Gene für die Antibiotika-
Vorstufe(n) inaktiviert, so dass diese nicht mehr von dem Mikroorganismus
selbst produziert werden können. Durch „Zufütterung“ von veränderten
Vorstufen, den Vorstufenderivaten, zu den Mutanten werden diese dann in
das Antibiotikavorläufermolekül eingebaut und auf diese Weise neue
Antibiotika-Derivate hergestellt.
Mutasyntheseansatz zur Veränderung eines Antibiotikums
In der kürzlich in einer international renommierten Fachzeitschrift
veröffentlichten Studie der Arbeitsgruppe von Professorin Mast wird ein
neuer Mutasyntheseansatz zur Derivatisierung des Antibiotikums
Pristinamycin I beschrieben. Pristinamycin ist ein Streptogramin-
Antibiotikum, das Mediziner als Notfallmedikament gegen resistente
Krankheitserreger einsetzen. „Wir haben Pristinamycin I basierend auf der
Aminosäure-Vorstufe Phenylglycin durch Mutasynthese modifiziert.“,
erläutert die Antibiotika-Forscherin Yvonne Mast. „Dies war nur möglich,
da wir in einer vorangegangenen Arbeit die Phenylglycin-Biosynthesegene
identifiziert und funktionell charakterisiert haben. In der aktuellen
Arbeit konnten wir dadurch zwei neue halogenierte, bioaktive Pristinamycin
I-Derivate erzeugen. Die Neuartigkeit der aktuellen Studie ist darin
begründet, dass wir an die Mutasynthese noch einen
Biotransformationsprozess angekoppelt haben, über den die Phenyglglycin-
Derivatvorstufe durch einen genetisch manipulierten Bakterien-Stamm (E.
coli-Stamm) bereitgestellt wird. Dies ist bislang der einzige so
beschriebene biotechnologische Prozess, den wir als Mutasynthese 2.0
bezeichnen.“, fasst die Professorin die Forschungsergebnisse zusammen.
Originalpublikation:
Hennrich O, Weinmann L, Kulik A, Harms K, Klahn P, Youn J-W, Surup F, Mast
Y (2023) Biotransformation-coupled mutasynthesis for the generation of
novel pristinamycin derivatives by engineering the phenylglycine residue.
RSC Chem Biol. 4:1050-1063.
doi: 10.1039/d3cb00143a.
DSMZ-Pressekontakt:
PhDr. Sven-David Müller, Pressesprecher des Leibniz-Instituts DSMZ-
Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH
Tel.: 0531/2616-300
E-Mail:
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Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft gemeinsam. Die
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liegt bei 2 Milliarden Euro. www.leibniz-gemeinschaft.de
Originalpublikation:
Hennrich O, Weinmann L, Kulik A, Harms K, Klahn P, Youn J-W, Surup F, Mast
Y (2023) Biotransformation-coupled mutasynthesis for the generation of
novel pristinamycin derivatives by engineering the phenylglycine residue.
RSC Chem Biol. 4:1050-1063.
doi: 10.1039/d3cb00143a.
