Untersuchungen zu einer ungewöhnlichen Methylierung: Cobalamin-abhängiger Methyltransfer in der Biosynthese von Clorobiocin und Coumermycin A1?
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In den vergangenen Jahrzehnten wurden viele Antibiotika entwickelt, die als Wirkstoffe vor allem gegen bakterielle Krankheitserreger eingesetzt werden können. Doch treten bei den Krankheitserregern auch immer wieder neue Resistenzen auf, die sie gegen die Antibiotika unempfindlich machen. Daher werden immer wieder neue Antibiotika benötigt. Da die Entwicklung neuer Wirkstoffe im chemischen Labor nur begrenzt erfolgreich ist, untersucht unsere Arbeitsgruppe am Pharmazeutischen Institut der Universität Tübingen Streptomyces-Bakterien auf ihre Anwendbarkeit für die Herstellung neuer Arzneistoffe. Streptomyces-Bakterien kommen natürlicherweise im Boden vor und stellen Antibiotika her. Diese Antibiotika lassen sich oft nicht direkt als Medikamente beim Menschen einsetzen, z.B. wenn die Substanzen schlecht wasserlöslich sind und daher nicht im Blutstrom des Körpers transportiert werden können. Wir haben eine bestimmte Klasse dieser Antibiotika, die so genannten Aminocumarine, näher untersucht, um herauszufinden, welche Teile der Moleküle essenziell für die Wirkung gegen Bakterien sind. Von zentraler Bedeutung ist ein bestimmtes Strukturelement, eine so genannte Pyrrolcarbonsäure-Gruppe. Im vorliegenden Projekt wurde untersucht, wie diese Pyrrolcarbonsäure-Gruppe in den Streptomyces- Bakterien entsteht und auf das chemische Grundgerüst der Antibiotika übertragen wird. Wir waren überrascht, festzustellen, dass dies in einem ungewöhnlich komplizierten Prozess abläuft, bei dem für einen simplen Reaktionsschritt vier verschiedene Enzyme benötigt werden. Bisher ist es nicht gelungen, diesen Prozess komplett im Reagenzglas nachzuvollziehen, und auch unser Ziel, die ungewöhnliche Methylierungsreaktion außerhalb der lebenden Zelle zu untersuchen, konnte noch nicht realisiert werden. Nach der teilweisen Aufklärung dieses Mechanismus gelang es uns aber bereits, durch Neukombination von Genen zur Bildung und Modifizierung der Pyrroleinheit in einem Streptomyces-Bakterium zwei neue Antibiotika zur erzeugen, die bisher nicht bekannt waren. Besonders eines davon, das als Novclobiocin 124 bezeichnet wurde, zeigte eine starke antibakterielle Wirkung.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Freitag, A., Wemakor, K, Li, S. M., and Heide, L. (2005) Acyl transfer in clorobiocinbiosynthesis: involvement of several proteins in the transfer of the pyrrole-2-carboxyt moiety to the deoxysugar, Chembiochem 6, 2316-2325.
- Anderle, C., Alt, S., Gulder, T., Bringmann, G., Kammerer, B., Oust, B., and Heide, L. (2007) Biosynthesis of clorobiocin: investigation of the transfer and methylation of the pyrrolyl-2-carboxylmoiety, Arch. Microbiol 187, 227-237.
