Genomanalyse klärt erstmals Struktur von Molekülen auf

Wissenschaftlern ist es zum ersten Mal gelungen, die chemische Struktur eines Naturstoffs mit Hilfe der Genomanalyse aufzuklären. Sie nutzten dafür die Erbinformation des Bakteriums, das die Substanz produziert. Seine Ergebnisse hat das Forscherteam aus Braunschweig, Hannover und Saarbrücken jetzt in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ veröffentlicht, dem weltweit angesehensten Chemie-Journal.

„Unsere Ergebnisse bedeuten eine Revolution für die Entwicklung medizinischer Wirkstoffe“, sagt Projektkoordinator Markus Kalesse, Abteilungsleiter am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig und Chemie-Professor an der Universität Hannover: „Wir kennen zwar seit einigen Jahren die Genomsequenzen vieler Organismen, und es werden täglich mehr. Aber wir konnten die Buchstaben nur lesen, ohne ihre Bedeutung – nämlich die chemische Struktur der von ihnen gebildeten Moleküle – genau zu verstehen. Diesen Erkenntnisschritt haben Chemie und Biologie jetzt gemacht.“

„Bisher war es nur mit chemischen Methoden möglich, die Lage der Atome in einem Molekül zu bestimmen“, so Kalesse weiter. Mit dem neuen Verfahren ziehe die Biologie in die Strukturaufklärung ein. „Das wird unsere Trefferquote deutlich erhöhen“, freut sich Kalesse.

Chivosazol heißt der Stoff, an dem die Wissenschaftler ihre Technik entwickelt haben. Das Molekül wird von einem am Braunschweiger Helmholtz-Zentrum entdeckten Myxobakterium produziert. Es kann sich an das Stützskelett von Zellen anheften. Das behindert die Zellteilung – eine Eigenschaft, die beispielsweise das Tumorwachstum hemmen kann. „Bevor solch eine Substanz aber für den medizinischen Einsatz getestet werden kann, muss man genau wissen, wie sich das Molekül zusammensetzt“, erklärt Kalesse. „Denn schon winzige Unterschiede in der Anordnung der Atome können schwere gesundheitliche Folgen haben.“

„Im Erbmaterial steckt die Information, die die Chemiker suchen“, erklärt der Pharmazeutische Biotechnologe Rolf Müller, ebenfalls Abteilungsleiter am Helmholtz-Zentrum und zudem Professor an der Universität Saarbrücken. „Sie wird in der Bakterienzelle in Moleküle wie dem Chivosazol übersetzt.“ Aber erst die Genomanalyse habe diese Information für die Biologen lesbar gemacht. Müller: „Wir haben den Chemikern die DNA-Sequenz zur Verfügung gestellt, die den Code für das Chivosazol enthält, und ihnen einen Vorschlag gemacht, welche Struktur sich aus unserer Sicht dahinter verbergen muss.“

„Wir brauchten nur noch einen Teil des Moleküls mit den klassischen Methoden zu untersuchen“, sagt Markus Kalesse: „Damit haben wir überprüft, ob die Biologen wirklich recht hatten.“ Hatten sie, wie die Gutachter der „Angewandten“ den Wissenschaftlern bestätigten.

Quelle
Orignalartikel: Chivosazol A – Aufklärung der absoluten und relativen Konfiguration von Dominic Janssen , Dieter Albert, Rolf Jansen, Rolf Müller, Markus Kalesse. Angewandte Chemie, 2007