Bakterien produzieren mehr Substanzen als gedacht

Christoph Senges, Privatdozentin Dr. Minou Nowrousian und Prof. Dr. Julia Bandow im Labor an der RUB (von links) © RUB, Marquard

Großes Potenzial für die Biosynthese

Zusammengenommen produzieren Bakterien der Gattung Streptomyces ungefähr 70 Prozent aller klinisch genutzten Antibiotika, die natürlichen Ursprungs sind. Im Erbgut von Streptomyces chartreusis gibt es 128 Gencluster, von denen die Bochumer Forscher vermuten, dass sie für die Herstellung von Biomolekülen relevant sind. „Basierend auf dieser Zahl hatten wir nicht erwartet, so viele Moleküle zu entdecken, die das Bakterium absondert“, sagt Julia Bandow.

1.044 verschiedene Substanzen fand das Team in dem Kulturmedium, in dem die Bakterien gezüchtet wurden, wobei die Forscher drei unterschiedlich zusammengesetzte Medien verwendeten. Je nach Umgebungsbedingungen synthetisierte Streptomyces verschiedene Substanzen, einige zum Beispiel abhängig von der Eisenmenge im Medium.

Pharmazeutisches Potenzial

Die Forscher entdeckten unter anderem acht bislang unbekannte Desferrioxamine – Moleküle, die wichtig für die Eisenaufnahme der Bakterien sind und in der Medizin eingesetzt werden, wenn Menschen eine Überdosis an Eisen oder Aluminium erlitten haben. „Das zeigt, wie groß das Potenzial ist, neue Vertreter von bereits bekannten Wirkstoffklassen zu finden“, erklärt Julia Bandow. Von den meisten Stoffen kennen die Wissenschaftler bislang nicht die Struktur, sodass sie vermuten, auch neue Stoffklassen entdecken zu können. „Basierend auf unseren Ergebnissen gehen wir davon aus, dass der Großteil der bakteriellen Chemie – sowohl chemische Strukturen als auch ökologische Bedeutung und pharmakologisches Potenzial – bislang noch unbekannt ist“, ergänzt Bandow.

In der Studie zeigte das Team außerdem, dass ein Biosynthese-Gencluster nicht nur ein Produkt herstellen kann, sondern eine Bandbreite von Substanzen. „Wahrscheinlich handelt es sich bei diesem Phänomen um eine Anpassung an die Lebensbedingungen“, sagt Christoph Senges.

Andere Methode als früher genutzt

Anders als in früheren Studien nutzten die Forscherinnen und Forscher nicht die Kernspinresonanz-Spektroskopie, um das Spektrum der Stoffwechselprodukte abzubilden, sondern eine besondere Form der Massenspektroskopie, genannt Tandem-Massenspektroskopie. So konnten sie auch einzelne Bestandteile in komplex zusammengesetzten Medien identifizieren, selbst wenn diese nur in geringer Menge vorlagen.

Förderung

Förderer der Studie waren: die Deutsche Forschungsgemeinschaft (BA 4193/6-1, NO 407/7-1), das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Projekts „Bielefeld-Gießen Center for Microbial Bioinformatics“ (031A533), die RUB Research School, Natural Sciences and Engineering Council of Canada, Canada Research Chair Program, Atlantic Canada Opportunities Agency und Jeanne and Jean-Louis Levesque Foundation.

Originalveröffentlichung

Christoph H. R. Senges, Arwa Al-Dilaimi, Douglas H. Marchbank, Daniel Wibberg, Anika Winkler, Brad Haltli, Minou Nowrousian, Jörn Kalinowski, Russell G. Kerr, Julia E. Bandow: The secreted metabolome of Streptomyces chartreusis and implications for bacterial chemistry, in: Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 2018, DOI: 10.1073/pnas.1715713115

Pressekontakt

Prof. Dr. Julia Bandow
Arbeitsgruppe Angewandte Mikrobiologie
Fakultät für Biologie und Biotechnologie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 23102
E-Mail: julia.bandow@rub.de

Media Contact

Dr. Julia Weiler idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Informationen:

http://www.ruhr-uni-bochum.de/

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Neues topologisches Metamaterial

… verstärkt Schallwellen exponentiell. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am niederländischen Forschungsinstitut AMOLF haben in einer internationalen Kollaboration ein neuartiges Metamaterial entwickelt, durch das sich Schallwellen auf völlig neue Art und Weise…

Astronomen entdecken starke Magnetfelder

… am Rand des zentralen schwarzen Lochs der Milchstraße. Ein neues Bild des Event Horizon Telescope (EHT) hat starke und geordnete Magnetfelder aufgespürt, die vom Rand des supermassereichen schwarzen Lochs…

Faktor für die Gehirnexpansion beim Menschen

Was unterscheidet uns Menschen von anderen Lebewesen? Der Schlüssel liegt im Neokortex, der äußeren Schicht des Gehirns. Diese Gehirnregion ermöglicht uns abstraktes Denken, Kunst und komplexe Sprache. Ein internationales Forschungsteam…

Partner & Förderer