Mikroben als Forskolin-Produzenten
Forskolin hilft menschlichen Blut- und Atemgefäßen, sich zu entspannen, und bietet deshalb Potenzial als Medikament zur Behandlung von Herz-Kreislauf-Problemen sowie Asthma und Glaukom. Die Bedürfnisse des Marktes zu erfüllen war bisher schwierig, da die Verfügbarkeit und Reinheit von den Anbaubedingungen für die Pflanzen abhängen. Das Projekt BIOFORS (Elucidation of forskolin biosynthetic pathway in Coleus forskohlii) hat Forschungen zur Produktion von Forskolin aus Mikroben als eine kostengünstige und nachhaltige Strategie betrieben. Als notwendigen Schritt identifizierten die Forscher außerdem die Elemente der Biosynthese-Kaskade von Forskolin. Die Forscher fanden heraus, dass sich der Wirkstoff nur in Zellen bildet und akkumuliert, die intrazelluläre Ölkörperstrukturen innerhalb des Wurzelkorks speichern. Eine wesentliche Entdeckung der Forscher war die Bestimmung des Vorläufer-Manoyloxids zusammen mit der Bildung von Enzymen, die für seine Produktion in den Ölkörpern notwendig sind. Zum Ende des Projekts hatten die Forscher die meisten der beteiligten Enzyme identifiziert. Zwei Enzyme bilden das Rückgrat des Moleküls und die fünf Cytochrome P450, die die Oxygenierungen katalysieren, wurden identifiziert. Die Charakterisierung der fünf Enzyme wird fortgesetzt, ebenso wie die Suche nach dem endgültigen Enzym, das zur Herstellung von Forskolin benötigt wird. In Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Biotech-Unternehmen wurden die Coleus-Gene, die für die Forskolin-Produktion verantwortlich sind, erfolgreich in die Hefe eingesetzt. Dies hat zu einem hohen Titer von Deacetyl-Forskolin und geringeren Mengen an Forskolin geführt. Weitere Verfeinerungen wie etwa das Engineering von Enzymen der Pfade sind erforderlich, um die Ausbeute zu verbessern. Die kommerzielle und medizinische Bedeutung von Forskolin hat die Aufnahme des Forskolin-Biosynthesewegs in das Moos Physcomitrella patens, in Cyanobakterien, Escherichia coli und in Tabak-Chloroplasten angetrieben, um die Reaktion mit Licht anzuregen. Der Erfolg von BIOFORS kann in Bezug auf die Anzahl der gewerblichen Partner, die mit dem Team arbeiten, gemessen werden. Vier hochkarätige Fachzeitschriften haben die Ergebnisse veröffentlicht. Darüber hinaus wurden vier vorläufige Patente für die Entdeckung des Pfades und die Forskolin-Produktion in Hefe eingereicht.
Schlüsselbegriffe
Mikrobe, Forskolin, Hefe, Biosynthese, Enzym, Zytochrom