Ein Team aus der Marburger Pharmazie und Chemie hat einen komplizierten Stoffwechselweg aufgeklärt. Dabei erweitert ein Enzym bei der Naturstoffsynthese seine Funktion.
Um einen bislang unerforschten Naturstoff herzustellen, erfüllt ein altbekanntes Enzym eine vormals unbekannte Funktion. Das hat ein Team aus der Marburger Pharmazie und Chemie herausgefunden, als es untersuchte, wie Bakterien bestimmte Kohlenstoffverbindungen bilden. Die Forschungsgruppe um den Pharmazeuten Prof. Dr. Shu-Ming Li berichtete im Fachblatt „ACS Catalysis“ über ihre Ergebnisse.
„Pilze und Bakterien erzeugen Naturstoffe mit interessanten Eigenschaften“, berläuterte Shu-Ming Li, der die Forschungsarbeit leitete. Darunter befinden sich Cyclodipeptide, die zum Beispiel gegen Pilze und Bakterien oder sogar gegen Tumore wirken.
Cyclodipeptide besitzen ein stabiles Rückgrat, das aus zwei Aminosäuren besteht“,. „Durch spezielle Enzyme lässt sich dieser Grundbauplan abwandeln“, erläuterte er. „Wie das im Detail abläuft, war bislang unbekannt.“
Das Team nahm eine Gruppe dieser Moleküle unter die Lupe. Dabei handelt es sich um Guanitrypmethine. Die Gruppe untersuchte, welche Enzyme an der Biosynthese dieser Verbindungen beteiligt sind.
Um das herauszufinden, ließ die Forschungsgruppe die Enzyme durch einen Modellorganismus herstellen. Dazu verwendete sie das Bakterium Streptomyces albus.
Dbei hat das Team herausgefunden: Die Schlüsselreaktion wird von zwei Enzymen durchgeführt, die zu ganz unterschiedlichen Proteinfamilien gehören. „Durch unsere Untersuchungen entdeckten wir, dass ein altbekanntes Enzym hier eine bislang unbekannte Funktion erfüllt“, berichtete Lis Doktorand Lauritz Harken als der Leitautor des Fachaufsatzes.
Das Team charakterisierte das Enzym daraufhin biochemisch bis in seine Details; außerdem berechnete die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Robert Berger aus der Theoretischen Chemie der Philipps-Universität, in welchen Energiezuständen die Zwischenprodukte vorliegen, die bei der Bildung der Naturstoffe in der Zelle entstehen.
Shu-Ming Li lehrt Pharmazeutische Biologie an der Philipps-Universität. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) sowie das Stipendienprogramm „China Scholarship Council“ des chinesischen Bildungsministeriums unterstützten die Forschungsarbeit.
* pm: Philipps-Universität Marburg