Bakterieller Abbau der Steroidverbindung Cholat

• Antragsteller: Professor Dr. Bodo Philipp
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 88512478

Steroide umfassen eine große und diverse Gruppe von Naturstoffen, die in allen Eukaryoten vorkommen. Steroide gelangen durch Ausscheidung aus und das Absterben von Pflanzen und Tieren in die Umwelt und sind dort dem mikrobiellen Abbau ausgesetzt. Im Vergleich zu anderen Naturstoffen ist über den mikrobiellen Abbau von Steroidverbindungen noch sehr wenig bekannt. In der letzten Förderperiode haben wir den bakteriellen Abbau von Steroiden anhand der Modellsubstanz Cholat mit Pseudomonas sp. Stamm Chol1 als Modellorganismus untersucht. Cholat gehört zu den Gallensalzen, welche als oberflächenaktive Steroide toxische Effekte auf Bakterien ausüben. Konkret haben wir den Abbau der Seitenkette untersucht und dabei eine unerwartete Reaktionsfolge aufgeklärt, die einen neuartigen aldolytischen Reaktionsschritt umfasst. Zudem haben wir weitere Cholat-abbauende Bakterien isoliert und die Anfangsreaktionen eines zweiten bisher noch unerforschten Stoffwechselwegs für den Abbau von Steroidverbindungen gefunden. Die wichtigsten Ziele dieses Fortsetzungsantrags sind, erstens, die molekulare und biochemische Analyse der aldolytischen Reaktion in Pseudomonas sp. Stamm Chol1 mit gereinigten Enzymen. Zweitens wollen wir die adaptiven Mechanismen, die es Stamm Chol1 ermöglichen, mit der toxischen Verbindung Cholat zu wachsen, über molekulare Methoden (u.a. Transkriptomanalyse) identifizieren. Drittens wollen wir mit zwei Bakterienstämmen, Dietzia sp. Stamm Chol2 and Novosphingobium sp. Stamm Chol11, den unbekannten Stoffwechselweg auf genetischer und biochemischer Ebene aufklären. Dabei stehen insbesondere die initialen Transformationen des Steroidgerüstes, der Abbau der Seitenkette sowie die Spaltung des Steroidgerüstes im Vordergrund. Die Ergebnisse dieses Projektes werden das Grundwissen über die biochemische Diversität des bakteriellen Naturstoffabbaus erweitern. Unsere Ergebnisse werden weiterhin hilfreich sein, das Schicksal von schwer abbaubaren synthetischen Steroidhormonen im Abwasser und in landwirtschaftlich genutzten Flächen zu untersuchen; damit können unsere Ergebnisse auch aus ökotoxikologischer Sicht wichtig sein. Schließlich werden unsere Ergebnisse sehr nützlich für die Entwicklung und Verbesserung biotechnologischer Prozesse für die Herstellung von pharmazeutischen Steroiden sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen