IFIB – Interfakultäres Institut für Biochemie

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28.10.2013

Schädling im Reisfeld als Helfer gegen Krebs

Wissenschaftler aus Tübingen und Jena entschlüsseln ungewöhnlichen Schritt in der Synthese des Naturstoffs Rhizoxin

Ein 30 Jahre altes Rätsel ist gelöst: Wissenschaftlern des Interfakultären Instituts für Biochemie der Universität Tübingen und des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (HKI) in Jena ist es gelungen, einen wichtigen Schritt in der Herstellung des Wirkstoffs Rhizoxin zu entschlüsseln. Die Brisanz liegt in seiner Wirkungsweise: Rhizoxin hindert Krebszellen daran, sich zu teilen. Ihre Erkenntnisse haben die Forscher kürzlich in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

 

Lange bevor die Kartoffel europäische Teller und Mägen eroberte, wurde in Südostasien Reis angebaut – heute ist er ein weltweites Grundnahrungsmittel. Verheerend ist es, wenn Pflanzenkrankheiten die Ernte vernichten. Zu den Schädlingen zählt die Reiskeimlingsfäule, ausgelöst durch den Schimmelpilz Rhizopus microsporus. Der Pilz befällt die Keimlinge und bildet den Naturstoff Rhizoxin. Dieses Zellgift hemmt das Wachstum der Wurzeln, und die Pflanze stirbt ab.

 

Bereits Mitte der 1980er Jahre haben japanische Wissenschaftler Rhizoxin an menschlichen Zellkulturen getestet. Das überraschende Ergebnis: Es ist wirksam gegen Krebs. Leider scheiterte der Wirkstoff als Medikament, da er im menschlichen Körper schlecht löslich ist und schnell zerfällt. Die krebshemmenden Eigenschaften der Substanz Rhizoxin sind aber weiterhin vielversprechend. Christian Hertweck und seine Forscherkollegen vom Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut haben gemeinsam mit Professor Thilo Stehle und seiner Arbeitsgruppe an der Universität Tübingen die Bildung des Moleküls in den Zellen des Schimmelpilzes aufgeklärt. Dabei entdeckten sie einen völlig neuen Reaktionsmechanismus.

 

Rhizoxin gehört zur großen Gruppe der Polyketide, die alle nach einem ähnlichen Muster gebildet werden. Im speziellen Fall von Rhizoxin interessierten sich die Forscher dafür, wie eine bestimmte Kettenverzweigung in das Molekül eingeführt wird. Genau diese Verzweigung ist für die Wirkung des Moleküls gegen Krebszellen verantwortlich. Für diesen Reaktionsschritt, so fanden die Forscher heraus, ist ein bisher unbekanntes Enzymmodul verantwortlich.

 

Zunächst haben die Wissenschaftler um Professor Thilo Stehle und Dr. Georg Zocher aus Tübingen die Struktur des Enzyms, das die Verzweigungsreaktion bewirkt, bis ins atomare Detail aufgeklärt. Ihre Erkenntnisse gaben sie an die Jenaer Kollegen weiter. Diese konnten den Verzweigungsschritt im Reaktionsgefäß nachvollziehen und damit die Annahme bestätigen. Die Forscher gehen davon aus, dass das neu entdeckte Prinzip der Kettenverzweigung in der Natur häufiger vorkommt – dies gibt ihnen eine Chance, bisher unbekannte Naturstoffe zu entdecken. Außerdem haben sie damit ein völlig neues Werkzeug in der Hand: Neue, auch medizinisch interessante Wirkstoffe könnten erzeugt und bereits vorhandene gezielt verändert werden.

 

Die Erkenntnisse sind von großer Bedeutung für die Fachwelt. Daher werden sie nicht nur in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht, sondern das neu gefundene Enzym wird auch in der Protein-Datenbank PDB erfasst, auf die alle Wissenschaftler weltweit zugreifen können.

Publikation:

Bretschneider T, Heim JB, Heine D, Winkler R, Busch B, Kusebauch B, Stehle T, Zocher G, Hertweck C: Vinylogous chain branching catalysed by a dedicated polyketide synthase module. Nature (2013), doi: 10.1038/nature12588.

Kontakt:

Universität Tübingen
Medizinische und Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Interfakultäres Institut für Biochemie

 

Dr. Georg Zocher
Telefon +49 7071 29-73374
georg.zocher[at]uni-tuebingen.de

 

Prof. Dr. Thilo Stehle
Telefon +49 7071 29-73043
thilo.stehle[at]uni-tuebingen.de

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