Ribosomal synthetisierte Naturstoffe aus dem Mikrobiom des Mundes

• Antragsteller: Dr. Max Crüsemann
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 236329749

Das Projekt befasst sich mit der Charakterisierung neuer Naturstoffe aus dem Mikrobiom des Menschen. Bei der Erfassung und Charakterisierung des menschlichen Mikrobioms wurden sehr viele Bakteriengenome sequenziert. Bei der Suche nach potentiellen Genclustern für neue Naturstoffe wurden in zwei Genomen aus vertretern der Ordnung der Actinomycetales jeweils mehrere potentielle Gencluster für ribosomal synthetisierte Naturstoffe aus verschiedenen Stoffklassen (Lantipeptide, Lassopeptide, Linaridine) entdeckt. Das putative Lassopeptidgencluster zeigt ungewöhnliche Merkmale: Hier sind bis zu zwölf, aber mindestens fünf verschiedene Vorläuferpeptide neben einem prozessierenden Enzym, einer Asparaginsynthetase kodiert. Dieses Enzym scheint also eine große Substratpromiskuität zu besitzen. Im Rahmen des beantragten Projektes sollen möglichst viele der bis zu 17 vorhergesagten Naturstoffe charakterisiert und deren Struktur aufgeklärt werden. Dies soll zunächst mit massenspektrometrischen Methoden wie MALDI Imaging geschehen. Die Labore von Moore und Dorrestein besitzen große Erfahrung in massenspektrometrisch basierter Charakterisierung von Peptiden in Verbindung mit bioinformatischen Methoden. Interessante Kandidaten sollen dann auf ihre Bioaktivität gegen verschiedenste Targets getestet werden, und ihre Struktur mit NMR-Spektrometrie vollständig aufgeklärt werden. Außerdem soll die Substratspezifität der putativ promisken Asparaginsynthetase aus dem Lassopeptidgencluster weiter charakterisiert werden und durch kombinatorische Biosynthese die Promiskuität ausgenutzt werden, um unnatürliche Naturstoffe synthetisieren zu lassen. Ein weiterer Schwerpunkt des Projektes befasst sich mit der Charakterisierung der Symbiose der Bakterien aus der menschlichen Mundhöhle: Hier sollen die metabolischen Interaktionen einzelner Bakterienstämme durch Kokultivationen und anschließende MALDI-Imaging-Massenspektrometrie und molekulare Netzwerkanalyse aufgeklärt werden. Außerdem sollen weitere sequenzierte Genome der menschlichen Mundhöhle systematisch auf Naturstoffgencluster und mögliche fehlende Biosynthesewege aus dem Primärmetabolismus untersucht werden, um die Symbiosen weiter zu charakterisieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Bradley S. Moore