Institut für Organische Chemie

Research

Der Natur auf die Spur kommen – Chemische Diversität und Regulationsmechanismen

Eine der Hauptaufgaben unseres Arbeitskreises im Bereich Naturstoffforschung ist die Erforschung neuer Sekundärmetaboliten von Mikroorganismen und darauf basierend neue Derivate dieser Sekundärmetaboliten zu synthetisieren. Dieser Ansatz basiert auf vorherigen Arbeiten zu biologischen Derivatisierungsmethoden, wodurch bereits eine erhöhte Diversität bei Sekundärmetaboliten von Mikroorganismen erreicht werden konnte.

Des Weiteren sind wir sehr interessiert an den Regulationsmechanismen verschiedener Mikroorganismen in Betrachtung ihrer Differenzierungsmechanismen.

Wir interessieren uns für neue und innovative Wege, unbekannte Sekundärmetabolite zu finden und erforschen. Dafür sind wir immer interessiert und offen für neue Kooperationen, sowohl interdisziplinär als auch intradisziplinär. So wurde bereits in der Vergangenheit erfolgreiche Kooperationen zur Erforschung verschiedener Gencluster durchgeführt worden.

Für unsere Arbeit verwenden wir hauptsächlich Bakterien vom Stamm Aspergillus sp. und Streptomyces sp. Diverse weitere Bakterien werden ebenfalls verwendet, jedoch dann in Kooperation mit anderen Arbeitskreisen.

Aspergillus sp. wurde zudem in Kooperation mit dem Institut für molekulare Mikrobiologie in Göttingen untersucht. Als zusätzlicher Forschungsansatz wurden die Regulierungsmechanismen von bestimmten, bereits bekannten, Sekundärmetaboliten untersucht. Bei dem Screening wurde dabei zunächst der Fokus auf die biologische Aktivität gelegt, bevor neue Moleküle identifiziert wurden. Anschließend wurde die in vivo Synthese der biologisch aktiven Substanzen untersucht, mit dem Ziel, die verantwortlichen Gene zu identifizieren.

Streptomyceten-Stämme sind sehr potente Produzenten von Naturstoffen und sind in der Lage, eine Vielzahl von verschiedenen Stoffen zu produzieren. So können Streptomyceten unter anderem Pleco-Makrolide, e.g. Concanamycin und Elaiophylin, produzieren, wobei die Biosynthese von uns untersucht wird.

Des Weiteren werden diverse Streptomyceten-Stämme mit verschiedensten Techniken kultiviert um neue Sekundärmetabolite zu generieren und identifizieren. Im Gegensatz zu den Aspergillus sp. Stämmen besteht das Screening hier jedoch aus biologischem und chemischem Screening, wobei sowohl biologisch aktive als auch inaktive Substanzen identifiziert werden. So wurden in der Vergangenheit unter anderem Zufütterungsexperimente mit stabilen Isotopen durchgeführt und die daraus entstandenen Sekundärmetaboliten identifiziert. Aus diesen Experimenten können dann Struktur-Aktivitäts-Zusammenhänge abgeleitet werden. Basierend darauf werden dann neue Derivate synthetisiert.

Der Hauptfokus liegt auf der Isolierung, Strukturaufklärung und chemische Charakterisierung von neuen Sekundärmetaboliten. Präzise ausgearbeitete Strategien beinhalten etablierte Methoden von HPLC (high performance liquid chromatography), moderne Spektroskopiemethoden (z.B. 2-D-NMR, MS/MS) und den Abgleich mit arbeitskreis-internen Datenbanken. In unserem Institut für Bioorganische Chemie haben wir verschiedenste chemische Laboratorien, sowie auch ein S1-Sicherheitslabor. Mikrobiologische Arbeit besteht unter anderem aus der Kultivierung in Flüssigkulturen, 20-Liter-Fermentern und auf Agarplatten. Des Weiteren werden verschieden Ganz-Zell-Assays durchgeführt.

Kooperationspartner

Forschung der Arbeitsgruppe