Guanidin-produzierende Enzyme und Stoffwechselwege in Bakterien

• Antragsteller: Professor Dr. Jörg Steffen Hartig
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 553554737

Guanidin wurde vor mehr als 160 Jahren entdeckt und gelegentlich als Metabolit in verschiedenen Organismen nachgewiesen. Trotz dieser frühen Berichte über das Vorkommen in der Natur und seiner zahlreichen Verwendungen in aktuellen technologischen Anwendungen bleibt Guanidin ein weißer Fleck auf der metabolischen Landkarte, da es nur wenige Informationen über das Vorkommen und die Bildung dieser rätselhaften Verbindung in der Natur gibt. Wir haben kürzlich mehrere Enzyme entdeckt, die Guanidin in Bakterien entgiften oder assimilieren. Die Existenz weit verbreiteter Guanidin-Sensoren und -Stoffwechselwege zeigt, dass Guanidin in der Natur eine bisher unterschätzte Rolle spielt. In diesem Projekt machen wir uns auf die Suche nach neuen natürlichen bakteriellen Quellen für Guanidin. Wir haben vor kurzem einen neuen Stoffwechselweg in Pseudomonaden entdeckt und charakterisiert, der den pflanzlichen Antimetaboliten Canavanin zu Hydroxyguanidin abbaut. Wir haben Hinweise darauf, dass der Stoffwechsel der weit verbreiteten Verbindung Canavanin mit der Erkennung und Verstoffwechselung von freiem Guanidin in Bakterien verflochten ist. Im Rahmen dieses Projektes soll ein neuartiger Canavanin-Abbauweg untersucht werden, der zur Produktion von freiem Guanidin in anaeroben Bakterien führt, dessen Existenz bereits vor 65 Jahren vorgeschlagen wurde. Zu diesem Zweck wird die beschriebene Enterococcus-Spezies auf ihre Fähigkeit untersucht, Canavanin abzubauen und zu assimilieren. Darüber hinaus werden wir eine Anreicherung von Mikroorganismen, die freies Guanidin aus Canavanin produzieren, durchführen. Weiter sollen neuartige Abbauwege für häufige Guanidinverbindungen wie Arginin, Agmatin, Kreatin und Kreatinin identifiziert werden, die zur Bildung von Guanidin führen anstelle der bekannten Abbauwege zu Harnstoff oder Ammoniak. Die sich aus allen drei Ansätzen ergebenden Enzyme und Stoffwechselwege werden im Detail untersucht, um unser allgemeines Verständnis des Stoffwechsels von Guanidin und seinen Vorläufern zu erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen