Metabolisches Engineering von Aktinomyzeten

Die Entwicklung von Antibiotikaresistenzen ist ein zunehmendes Problem bei der Therapie von Infektionskrankheiten. Die Entwicklung neuer antibiotischer Medikamente basiert häufig auf bereits bekannten Molekülen und Wirkprinzipien, so dass die Bakterien sich schnell anpassen können. Aus diesem Grund, suchen Wissenschaftler nach ganz neuen Wirkstoffen. Am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS), einer Außenstelle des HZI, entwickeln sie neue Wege, mit denen sie Aktinomyceten bislang unbekannte Stoffe entlocken.

Unsere Forschung

Streptomyces coelicolor M145 transposon mutants with different phenotype

Aktinomyzeten sind eine eigentlich schon lange bekannte und intensiv untersuchte Gruppe von Bakterien. Sie haben diverse Antibiotika und Antitumormittel hervorgebracht und werden industriell zur Produktion von Antibiotika und Agrochemikalien genutzt. Aber obwohl sie gut untersucht sind, steckt noch viel Potential in den Bakterien. Die Wissenschaftler am HIPS konzentrieren sich auf die ungenutzten Gene der Bakterien. Diese „Schläfer“ enthalten möglicherweise die genetischen Informationen für neue Wirkstoffe und Wirkstoffforscher vermuten genau in diesen genetischen Codes und den Proteinen, die daraus geschrieben werden könnten, interessante neue Wirkstoffe gegen Infektionen oder auch Tumore.

Picture of expression of the gusA gene in Streptomyces Tü6071
Expression of the gusA gene in Streptomyces Tü6071

Das Konzept solche Schläfer zu finden und zu wecken wird bei verschiedenen Mikroorganismen bereits angewendet. Die ruhenden Gene in Aktinomyzeten zu aktivieren ist jedoch besonders schwierig – einige Stämme lassen sich mit herkömmlichen Techniken überhaupt nicht manipulieren. Sie entfernen fremdes Material kurzerhand wieder aus den Zellen.

Um diesen Abwehrmechanismus zu umgehen, haben die Spezialisten für metabolisches Engineering eine neue Technologie entwickelt. Sie schleusen künstliche Transposone, so genannte springende Gene, in die Aktinomyzeten ein. Transposone für die genetische Manipulation von Bakterien einzusetzen ist zwar auch üblich – neu ist dagegen die Art der Transposone, mit der die Saarbrücker arbeiten. Sie sind nicht von Bakterien generiert, sondern synthetisch zusammengesetzt. Im Genom der Aktinomyceten funktionieren sie wie ein Zufallsgenerator für Mutationen und schalten zufällig Gene aus oder an. So lassen sich neu entstehende Stoffwechselprodukte oder Funktionen, die im Mutanten ausgeschaltet sind, den Genen zuordnen.

Leitung

  • Dr. Andriy Luzhetskyy

    Andriy Luzhetskyy

    Leiter der Nachwuchsgruppe Metabolisches Engineering von Aktinomyzeten

    0681 302-70215

    Kontakt

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