Der Substratspezifitäts-Code von Peptidsynthetasen aus Basidiomyceten

• Antragsteller: Professor Dr. Dirk Hoffmeister
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 242358822

Die Zahl an komplett sequenzierten und öffentlich zugänglichen Basidiomyceten-Genomen nimmt schnell zu. Dadurch wird deutlich, dass viele Arten dieser artenreichen Pilzgruppe die genetische Ausstattung für einen strukturell sehr vielfältigen Stoffwechsel zur Biosynthese niedermolekularer Naturstoffe besitzen, von denen aber bislang nur ein kleiner Teil bekannt und chemisch charakterisiert ist. Dieses Forschungsprojekt dient dazu, diese Diskrepanz zwischen Genomik einerseits und Naturstoffchemie andererseits zu verringern, indem eine Möglichkeit geschaffen wird, aus genomischen Sequenzdaten (Teil)strukturen von Sekundärstoffen vorherzusagen. So soll die Identifizierung und Charakterisierung von sekundären Metabolomen zielgerichteter gestaltet und erleichtert werden. Dies dient auch der verbesserten Entdeckung neuer bioaktiver Verbindungen, die als Leitstrukturen, sogenannten drug leads, pharmazeutische Relevanz erlangen können.Methodisch basiert das Vorhaben auf der Vernetzung von Biochemie, Bioinformatik und Naturstoffchemie, Gegenstand der Forschung sind Nichtribosomale Peptidsynthetasen (NRPSs) und verwandte Proteine. Dies sind domänenartig aufgebaute Enzyme, welche aus einfachen Substraten, wie Aminosäuren, Ketosäuren und anderen, den Aufbau komplexer Naturstoffe katalysieren. Für die Substratspezifität, und damit letztlich für die strukturellen Eigenschaften des Produktes, sind zehn Positionen in der Aminosäuresequenz der NRPSs zuständig, die zusammen den sogenannten NRPS-Code bilden. Dieser Code ist für Basidiomyceten praktisch unbekannt. Durch biochemische Charakterisierung von Peptidsynthetasen aus ausgewählten Basidiomyceten sollen in vitro deren Substratspezifitäten ermittelt und NRPS-Codes für die jeweiligen Substrate erstellt werden. Dies wird unterstützt durch Modellierung der jeweiligen Enzyme/Domänen in silico. Naturstoffchemische Untersuchungen an den ausgewählten Pilzarten, hauptsächlich Fütterung mit markierten Substraten sowie Isolierung und Strukturaufklärung von Sekundärstoffen, verifizieren die biochemischen Ergebnisse.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen