{"id":110577,"date":"2022-06-10T07:09:00","date_gmt":"2022-06-10T05:09:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=110577"},"modified":"2022-06-07T15:54:17","modified_gmt":"2022-06-07T13:54:17","slug":"nach-dem-vorbild-der-natur-biosynthese-von-cyanobacterin-eroffnet-neue-naturstoffklasse-fur-anwendungen-in-medizin-und-landwirtschaft","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/nach-dem-vorbild-der-natur-biosynthese-von-cyanobacterin-eroffnet-neue-naturstoffklasse-fur-anwendungen-in-medizin-und-landwirtschaft\/","title":{"rendered":"Nach dem Vorbild der Natur: Biosynthese von Cyanobacterin er\u00f6ffnet neue Naturstoffklasse f\u00fcr Anwendungen in Medizin und Landwirtschaft"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Dabei entdeckten sie au\u00dferdem eine neue Klasse von Enzymen zum Aufbau von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen. Damit erweitern die (Bio-) Chemiker:innen das derzeit aus der Natur bekannte biokatalytische Repertoire signifikant und er\u00f6ffnen neue, nachhaltigere biotechnologische Anwendungspotentiale in Medizin und Landwirtschaft. Die Ergebnisse der Zusammenarbeit wurden jetzt im renommierten Fachjournal \u201eNature Chemical Biology\u201c ver\u00f6ffentlicht<\/a>.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Fermentation von Cyanobakterien im Photobioreaktor an der TU Dresden. \u00a9 <\/strong>Prof. Tobias Gulder<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Dass die Natur eine ausgezeichnete Chemikerin ist, zeigt sich an der F\u00fclle an Molek\u00fclen, den sogenannten Naturstoffen, die sie biosynthetisch herstellt. Diese Naturstoffe sind auch f\u00fcr uns Menschen von zentraler Bedeutung. So finden sie vielf\u00e4ltigen Einsatz in unserem Alltag, vor allem als Wirkstoffe in der Medizin und Landwirtschaft. Prominente Beispiele daf\u00fcr sind Antibiotika wie die aus Schimmelpilzen isolierten Peniciline, das Krebsmedikament Taxol aus der pazifischen Eibe, sowie die gegen Sch\u00e4dlingsbefall eingesetzten Pyrethrine, die in Chrysanthemen vorkommen. Zur Entwicklung und Herstellung von Medikamenten auf Basis von Naturstoffen ist das Wissen um den Baukasten der Natur essentiell.<\/p>\n\n\n\n

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Prof. Tobias Gulder. \u00a9<\/strong>TAMG<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

In diesem Zusammenhang untersuchten Forschende der Arbeitsgruppen um Prof. Tobias Gulder (TU Dresden) und Prof. Tanja Gulder (Universit\u00e4t Leipzig) gemeinsam die Biosynthese des f\u00fcr photosynthetische Organismen hoch giftigen Cyanobacterins,<\/em>welches in der Natur von der Blaualge Scytonema hofmanni<\/em> in kleinen Mengen produziert wird. In ihrer Arbeit konnten die Chemiker:innen nicht nur die Bildung des Naturstoffes erstmals aufkl\u00e4ren, sondern entdeckten zudem eine neuartige enzymatische Transformation zum Aufbau von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen.<\/p>\n\n\n\n

M\u00f6glich wurde diese Arbeit durch die Kombination moderner Werkzeuge der Bioinformatik, synthetischen Biologie, Enzymologie und (bio)chemischen Analytik. Im Mittelpunkt stand dabei die Frage, wie der zentrale Teil des Cyanobakterin-Kohlenstoffger\u00fcstes hergestellt wird. Die mutma\u00dflichen Gene daf\u00fcr wurden zun\u00e4chst durch die Methode des \u201eDirect Pathway Cloning\u201c (DiPaC) kloniert und im Modellorganismus E. coli<\/em> als Zellfabrik aktiviert. DiPaC ist eine neue Methode der synthetischen Biologie, die zuvor im Labor von Tobias Gulder, Professor f\u00fcr Technische Biochemie an der TU Dresden entwickelt wurde. \u201eDiPaC erlaubt es uns sehr schnell und zielgerichtet ganze Naturstoffbiosynthesewege in rekombinante Wirtssysteme zu \u00fcberf\u00fchren\u201c, erl\u00e4utert Gulder. Im n\u00e4chsten Schritt analysierte das Forscherteam die essentiellen Einzelschritte der Cyanobacterin-Biosynthese, in dem sie zus\u00e4tzlich alle Schl\u00fcsselenzyme im Wirtsorganismus E.coli <\/em>produzierten, diese isolierten und dann die Funktion jedes Enzyms untersuchten. Dabei stie\u00dfen sie auf eine bis dato unbekannte Klasse von Enzymen, die sogenannten Furanolid-Synthasen<\/em>. Diese sind in der Lage, die Kn\u00fcpfung von ungew\u00f6hnlichen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen zu katalysieren. In den weiteren Untersuchungen dieser Furanolid-Synthasen<\/em> erwiesen sich diese Enzyme als hocheffiziente in-vitro<\/em> Biokatalysatoren, wodurch sie f\u00fcr biotechnologische Anwendungen hoch interessant sind.<\/p>\n\n\n\n

\u201eMit den Furanolid-Synthasen haben wir ein molekulares Werkzeug erhalten, welches es uns erlaubt, zuk\u00fcnftig umweltfreundlichere Methoden f\u00fcr die Herstellung von Wirkstoffen zu entwickeln und damit unseren Beitrag f\u00fcr eine nachhaltigere Chemie zu leisten\u201c, erkl\u00e4rt Prof. Tanja Gulder<\/strong> vom Institut f\u00fcr Organische Chemie an der Universit\u00e4t Leipzig. Als n\u00e4chstes wollen die beiden Forscherteams gezielt nach diesen neuartigen Biokatalysatoren auch in anderen Organismen suchen und somit neue bioaktive Mitglieder dieser Naturstoffklasse finden sowie eine biotechnologische Herstellung und strukturelle Diversifizierung des Cyanobacterins entwickeln. \u201eUnsere Arbeit ebnet den Weg f\u00fcr die umfassende Entwicklung einer spannenden Naturstoffklasse f\u00fcr Anwendungen in Medizin und Landwirtschaft\u201c, stimmen die beiden Wissenschaftler \u00fcberein.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Originalpublikation<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Paul M. D\u2019Agostino, Catharina J. Seel, Xiaoqi Ji, Tanja Gulder und Tobias A. M. Gulder. Biosynthesis of cyanobacterin, a paradigm for furanolide core structure assembly.<\/em> Nature Chemical Biology, DOI: https:\/\/doi.org\/10.1038\/s41589-022-01013-7<\/a>
View-only Version: https:\/\/rdcu.be\/cOoe7<\/a> <\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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