Neue Agrochemikalien aus Bakterien
Das BACTOFUNGICIDE-Projekt wurde eingerichtet, um über eine Analyse der Genetik verschiedener Bakteriophagen Lambda von Pflanzen potenzielle Biopestizide zu untersuchen. Das Ziel war die Identifizierung der Bioaktivitätsmechanismen, die für die Kontrolle mykotischer und pilzähnlicher Erkrankungen verantwortlich sind. Besondere Aufmerksamkeit wurde einer Untersuchung der Biosynthese des Moleküls Haterumalid Oocydin A zuteil, welches pflanzenpathogene Pilze und pilzähnliche Strukturen abtötet. Das Molekül hat zudem den Vorteil, starke Antikrebseigenschaften aufzuweisen. Obwohl jedoch die chemische Struktur von Oocydin A bekannt war, traf dies nicht auf die für dessen Biosynthese verantwortlichen Gene und chemischen Bahnen sowie Stoffwechselbahnen zu. Eine Genomsequenzierung, vergleichende Genomikmethoden sowie chemische Analysen wurden zur Identifizierung des großen Polyketidsynthase-Gens angewandt, welches für die Biosynthese von Oocydin A verantwortlich ist. Es zeigte sich ebenfalls, dass der Oocydin-A-Gencluster weit verteilt ist und in verschiedenen pflanzenassoziierten Bakterien, die zu den Gattungen Serratia und Dickeya gehören, zu finden sind. Ferner wurde ein Computermodell für die Biosynthese von Oocydin sowie ähnlicher Moleküle (welche als Haterumalide bekannt sind) vorgeschlagen, um deren Produktivität zu steigern. Das Modell kann ebenfalls zur Herstellung neuer chemischer Haterumalid-Analoga mit erhöhten antimykotischen, Antieipilz- und Antikrebseigenschaften verwendet werden. Eine Charakterisierung der im Zuge des BACTOFUNGICIDE-Projekts verwendeten Bakterienstämme zeigte ebenfalls, dass manche Stämme starke Antinematodeigenschaften aufwiesen. Schäden aufgrund parasitärer, Pflanzen befallender Nematoden sind wirtschaftlich bedeutsam, da diese sich schätzungsweise jährlich weltweit auf mehr als 100 Milliarden US-Dollar beziffern. Die Arbeit im Zuge des BACTOFUNGICIDE-Projekts wurde durch die Isolierung eines neuen Bakteriophagen, phiMAM1, erleichtert. Dieser wurde zur Migration von Markerchromosomen und Plasmiden zwischen klinisch isolierten und umgebungsisolierten Exemplaren der Gattungen Serratia und Kluyvera verwendet. Eine Genomsequenzierung, phylogenetische Analysen und eine morphologische Charakterisierung von phiMAM1 ermöglichten eine Klassifizierung innerhalb der neu entdeckten Bakteriophagengattung Viunalikevirus. Im Rahmen des BACTOFUNGICIDE-Projekts wurde ein multidisziplinärer Ansatz zur Untersuchung der Regulation und Biosynthese sekundärer Metabolite in verschiedenen pflanzenassoziierten Bakterien angewandt. Die Resultate werden langfristige Implikationen für die Entdeckung von Agrochemikalien und für die Ertrags-/Lebensmittelsicherheit haben.
Schlüsselbegriffe
Pflanzenpathogene, Bakteriophagen Lambda, Eipilze, Oocydin A, antimykotisch
