Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pilz bekämpft Flöhe und Zecken

10.10.2012
Forscher decken Identität eines Insektizid-produzierenden Pilzes auf

Ein Team von Wissenschaftlern aus Spanien, Frankreich und Deutschland hat ein 20 Jahre altes Rätsel gelöst: Es hat den Pilz identifiziert, der eine Klasse von Insektiziden herstellt, die sogenannten Nodulisporsäuren. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler um Prof. Marc Stadler, Leiter der Arbeitsgruppe „Mikrobielle Wirkstoffe“ am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI), in der Fachzeitschrift PLOS ONE.


Die Pflanze Bontia daphnoides beherbergt den Schlauchpilz Hypoxylon pulicicidum – derselbe Pilz, den Forscher auf Martinique fanden.

M. Stadler / HZI

Die Methoden, die bei der Identifikation von Hypoxylon pulicicidum angewandt wurden, könnten sich - so hofft Stadler - künftig für die Entdeckung neuer Antibiotika einsetzen lassen.

Sogenannte endophytische Pilze, die jahrelang unerkannt in Pflanzengewebe leben können, ohne ihren Wirten Schaden zuzufügen, werden seit Jahren bevorzugt untersucht, um neue Wirkstoffe und andere Produkte für den Einsatz in der Biotechnologie zu finden. Ihre Ökologie und ihre Lebenszyklen sind noch weitgehend unerforscht.

In einem solchen endophytischen Pilz entdeckten Forscher des Pharma-Unternehmens Merck im Jahr 1992 die Nodulisporsäuren. Der Pilz kommt in der Pflanze Bontia daphnoides vor und produziert ein außergewöhnlich starkes Insektizid.
Nodulisporsäuren wirken auf eine bemerkenswerte Weise: Sie beeinträchtigen Kanäle in den Nervenzellen von Insekten und Zecken, was die Zellen lähmt und tötet. Für Säugetiere sind sie jedoch unbedenklich. Chemiker bei Merck haben aus diesen natürlichen Pilzmolekülen den Prototyp eines monatlich anzuwendenden Floh- und Zecken-Mittels für Hunde und Katzen entwickelt. Die Wissenschaftler bei Merck suchten nach weiteren Stämmen und fanden mehrere insektentötende endophytische Pilze verstreut in Pflanzen in Afrika, der Karibik, Südamerika und auf Inseln im Indischen Ozean.

Die Identität des Insektizidproduzenten war ein Rätsel: Sein Aussehen und sein genetischer Fingerabdruck wiesen auf die Zugehörigkeit zur Gattung Hypoxylon hin, einer immens artenreichen Gruppe Holz zersetzender Schlauchpilze. Allerdings konnte der Endophyt keiner bekannten Art von Hypoxylon zugeordnet werden.

Der französische Forscher Jacques Fournier fand während einer Expedition auf Martinique einen ungewöhnlichen Pilz. Er kultivierte und untersuchte ihn zusammen mit HZI-Forscher Stadler und Dr. Derek Peršoh von der Universität Bayreuth. Bald vermuteten die Wissenschaftler, dass es sich bei dem neuen Pilz um das geschlechtliche Fortpflanzungsstadium der Nodulisporsäure-Produzenten handelt.

Im Zuge einer internationalen Zusammenarbeit mit der Fundación MEDINA verglichen spanische Wissenschaftler den Hypoxylon aus Martinique mit dem ursprünglich gefundenen Nodulisporsäuren produzierenden Pilz. Das Ergebnis: Das auf Martinique gefundene Exemplar und der von Merck für die Produktion der Insektizide genutzte endophytische Pilz waren tatsächlich genetisch, morphologisch und chemisch identisch. Obwohl man weltweit bereits weit über hundert Hypoxylon Arten kennt, hatte man auf Martinique eine neue Art gefunden. Diese trägt nun den passenden Namen Hypoxylon pulicicidum, die „Floh-tötende Kohlenbeere“.

Vermutlich blieb diese neue Art so lange unbemerkt, weil sie der viel häufiger vorkommenden Art Hypoxylon investiens ähnelt. Ihre genetischen Fingerabdrücke und das Spektrum der von ihr gebildeten Wirkstoffe sind dagegen einzigartig.

Ein Vergleich mit Gensequenzen, die in öffentlichen Internet-Datenbanken hinterlegt sind, zeigte: Auch andere Forscher waren, ohne es zu wissen, auf dieselben Pilze gestoßen, die in tropischen Pflanzen oder sogar als Sporen in tropischen Luftproben vorkommen. Sie hatten jedoch die insektentötenden Eigenschaften nicht erkannt und die Pilze zum Großteil nicht einmal kultiviert.

„Dies ist wirklich eine spannende Entdeckung. Wir wissen nun, wie der Pilz aussieht. Das bedeutet, dass wir in einen Tropenwald gehen und den Nodulisporsäure-Produzenten finden können, indem wir Hypoxylon pulicicidum auf Totholz ausmachen. Wir müssen nicht erst Tausende von Pilzen im Inneren von Pflanzen durchsuchen“, kommentiert Dr. Gerald Bills von der Fundación MEDINA die Entdeckung. Bills fügt hinzu: „Über mehrere Jahre hat man angenommen, dass in Bäumen endophytisch wachsende Pilze insektentötende Substanzen produzieren und dadurch die Bäume vor den Insekten schützen könnten. Zu wissen, wie dieser Pilz sich fortpflanzt und ausbreitet, gibt uns die Möglichkeit, diese Theorie in der Natur zu überprüfen. Denkbar ist, junge Bäume mit diesem Pilz zu impfen und sie so vor Insektenschäden zu schützen.“
Stadler fügt hinzu „Wir haben in den letzten Jahren Tausende von Exemplaren dieser Familie der Schlauchpilze gesammelt und als Modellbeispiele untersucht. Dabei haben wir überprüft, inwieweit ihre genetischen Fingerabdrücke Aufschluss über das Profil der von ihnen hergestellten Wirkstoffe geben. Nur dadurch konnten wir jetzt den Pilz finden, der die Nodulisporsäuren produziert. Auch in Zukunft benötigen wir verstärkt die internationale und interdisziplinäre Zusammenarbeit von Biodiversitätsforschern, Feldbiologen, Chemikern und Biotechnologen.“ Auch viele Antibiotika und andere Wirkstoffe mit medizinischem Potenzial stammen ursprünglich aus Pilzen. Deshalb hofft Stadler: „Die eingesetzten Methoden könnten uns künftig helfen, die Produzenten der nächsten Generation von Antibiotika und Anti-Krebs-Mitteln zu finden.“

Originalpublikation:
Gerald F. Bills, Victor González-Menéndez, Jesús Martin, Gonzalo Platas, Jacques Fournier, Derek Peršoh, Marc Stadler
Hypoxylon pulicicidum sp. nov. (Ascomycota, Xylariales), a Pantropical Insecticide-Producing Endophyte
PLOS ONE 7(10) 2012, doi:10.1371/journal.pone.0046687
http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0046687

Die Arbeitsgruppe „Mikrobielle Wirkstoffe“ am HZI erforscht von Mikroorganismen und Pilzen gebildete Wirkstoffe, die gegen Infektionskrankheiten eingesetzt werden könnten. Die zunehmende Resistenzentwicklung unterstreicht die Dringlichkeit der Suche nach neuen Wirkstoffen.

Das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung:
Am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) untersuchen Wissenschaftler die Mechanismen von Infektionen und ihrer Abwehr. Was Bakterien oder Viren zu Krankheitserregern macht: Das zu verstehen soll den Schlüssel zur Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe liefern.

Dr. Birgit Manno | Helmholtz-Zentrum
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-hzi.de
http://www.helmholtz-hzi.de/de/aktuelles/news/ansicht/article/complete/pilz_bekaempft_floehe_und_zecken/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pflanzen gegen Staunässe schützen
17.10.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Erweiterung des Lichtwegs macht winzige Strukturen in Körperzellen sichtbar
17.10.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Im Focus: Topologische Isolatoren: Neuer Phasenübergang entdeckt

Physiker des HZB haben an BESSY II Materialien untersucht, die zu den topologischen Isolatoren gehören. Dabei entdeckten sie einen neuen Phasenübergang zwischen zwei unterschiedlichen topologischen Phasen. Eine dieser Phasen ist ferroelektrisch: das bedeutet, dass sich im Material spontan eine elektrische Polarisation ausbildet, die sich durch ein äußeres elektrisches Feld umschalten lässt. Dieses Ergebnis könnte neue Anwendungen wie das Schalten zwischen unterschiedlichen Leitfähigkeiten ermöglichen.

Topologische Isolatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie an ihren Oberflächen Strom sehr gut leiten, während sie im Innern Isolatoren sind. Zu dieser neuen...

Im Focus: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Intelligente Messmethoden für die Bauwerkssicherheit: Fachtagung „Messen im Bauwesen“ am 14.11.2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

17.10.2017 | Informationstechnologie

Pflanzen gegen Staunässe schützen

17.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Trends der Umweltbranche auf der Spur

17.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz