{"id":76817,"date":"2020-08-03T06:41:40","date_gmt":"2020-08-03T04:41:40","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.innovations-report.de%2Fhtml%2Fberichte%2Fbiowissenschaften-chemie%2Fwie-bauen-bakterien-naturstoffe-auf.html"},"modified":"2020-07-30T16:56:41","modified_gmt":"2020-07-30T14:56:41","slug":"wie-bauen-bakterien-naturstoffe-auf","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wie-bauen-bakterien-naturstoffe-auf\/","title":{"rendered":"Wie bauen Bakterien Naturstoffe auf?"},"content":{"rendered":"

Die Wirkstoffe vieler Medikamente sind Naturstoffe, so benannt, weil oft nur Mikroorganismen die komplexen Strukturen herstellen k\u00f6nnen. \u00c4hnlich wie am Flie\u00dfband einer Fabrik setzen gro\u00dfe Enzymkomplexe diese Wirkstoff-Molek\u00fcle zusammen. Einem Team der Technischen Universit\u00e4t M\u00fcnchen (TUM) und der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt ist es jetzt gelungen, die grundlegenden Mechanismen einer dieser molekularen Fabriken aufzukl\u00e4ren.<\/strong><\/p>\n

\"Ein
Ein Komplex aus drei Proteinen sch\u00fctzt das hochreaktive Hexaketid bei der Verl\u00e4ngerung zum Oktaketid. Aus diesem werden im Zusammenspiel mit weiteren Proteinen wichtige Naturstoffe hergestellt.
Bild: M. Schmalhofer \/ M. Groll \/ TUM<\/figcaption><\/figure>\n

Viele wichtige Medikamente, beispielsweise Antibiotika oder Wirkstoffe gegen Krebs, sind Naturstoffe, die von Mikroorganismen wie zum Beispiel Bakterien oder Pilzen aufgebaut werden. Im Labor k\u00f6nnen diese Naturstoffe oft gar nicht oder nur mit gro\u00dfem Aufwand hergestellt werden. Ausgangsbasis f\u00fcr eine gro\u00dfe Zahl solcher Verbindungen sind Polyketide, Kohlenstoffketten, bei denen jedes zweite Atom eine Doppelbindung zu einem Sauerstoffatom besitzt.<\/p>\n

In der Zelle eines Mikroorganismus wie des Bakteriums Photorhabdus luminescens entstehen sie mit Hilfe von Polyketidsynthasen (PKS). Um schrittweise die gew\u00fcnschten Molek\u00fcle aufzubauen, arbeiten bei Typ II PKS-Systemen in der ersten Stufe vier Proteine in wechselnden \u201eTeams\u201c zusammen.<\/p>\n

In einer zweiten Stufe werden diese dann durch weitere Enzyme zum gew\u00fcnschten Naturstoff modifiziert. Beispiele f\u00fcr so hergestellte bakterielle Naturstoffe sind unter anderem die klinisch genutzten Tetracyclin-Antibiotika oder das Krebsmedikament Doxorubicin.<\/p>\n

Interdisziplin\u00e4re Zusammenarbeit<\/h3>\n

W\u00e4hrend die modifizierenden Schritte der zweiten Stufe f\u00fcr viele Wirkstoffe gut untersucht sind, gab es bisher kaum Einblicke in die grunds\u00e4tzliche Arbeitsweise der ersten Stufe dieser molekularen Wirkstoff-Fabriken, bei der das sehr reaktive Polyketid-Zwischenprodukt am Enzymkomplex gebunden und gesch\u00fctzt vorliegt, so dass es nicht spontan reagieren kann.<\/p>\n

Diese L\u00fccke schlie\u00dfen nun die im renommierten Fachjournal Nature Chemistry ver\u00f6ffentlichten Ergebnisse der Kooperation zwischen den Arbeitsgruppen von Michael Groll, Professor f\u00fcr Biochemie an der TU M\u00fcnchen, und Helge Bode, Professor f\u00fcr Molekulare Biotechnologie der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt.<\/p>\n

Erkenntnisse inspirieren zu neuen Wirkstoffsynthesen<\/h3>\n

\u201eIm Rahmen dieser Arbeit konnten wir erstmals Komplexe der verschiedenen Partner-Proteine der Typ II Polyketidsynthase mit Hilfe der R\u00f6ntgenstrukturanalyse analysieren und so den ganzen katalytischen Zyklus im Detail verstehen\u201c, erl\u00e4utert Michael Groll.<\/p>\n

\u201eBasierend auf diesen Erkenntnissen wird es in Zukunft m\u00f6glich sein, gezielt in die zentralen biochemischen Prozesse einzugreifen und damit die Grundstrukturen zu ver\u00e4ndern, anstatt sich auf die dekorierenden Enzyme zu beschr\u00e4nken\u201c, erg\u00e4nzt Helge Bode.<\/p>\n

Bis verbesserte Antibiotika und andere Medikamente entstehen ist es zwar ein weiter Weg, aber beide Gruppen sind optimistisch, dass nun auch die noch fehlenden Teile der molekularen Fabrik in Struktur und Mechanismus aufgekl\u00e4rt werden k\u00f6nnen. \u201eWir haben bereits vielversprechende Daten von den weiteren Protein-Komplexen\u201c, sagt Maximilian Schmalhofer, der als Doktorand in M\u00fcnchen an der Studie beteiligt war.<\/p>\n

\"Im
Im Typ II PKS-System spielen die einzelnen Enzyme beim Aufbau von Naturstoffen wie die Flie\u00dfb\u00e4nder einer Fabrik zusammen.
Bild: M. Schmalhofer \/ M. Groll \/ TUM<\/figcaption><\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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