Bioaktive Moleküle aus Bakterienfabriken
PUFA bieten als Nutrazeutika zahlreiche gesundheitliche Vorteile wie etwa entzündungshemmende und immunregulierende Wirkungen. Es stellte sich heraus, dass eine erhöhte Aufnahme von langkettigen Omega-3-PUFA helfen kann, kardiovaskuläre Erkrankungen zu verhindern. Die wichtigsten Quellen von PUFA sind derzeit Fische, Algen und Fischölprodukte. Doch globale Erwärmung, Überfischung und Verschmutzung ist die Verfügbarkeit dieser Moleküle allerdings bedroht. Daher wurde das Projekt MISELIAS (Mechanistic Investigation of Microbial Secondary Lipid Assembly) eingerichtet, um sich mit diesem Problem zu befassen. Die Forscher untersuchten die "de novo" sekundäre Biosynthese katalysiert von mehrfach ungesättigten Fettsäure-Synthasen (Pfa-Synthasen), um ein besseres Verständnis der Funktionsweise dieser Klasse von Enzym zu erlangen. Diese Informationen werden Wissenschaftlern ermöglichen, Mikrobe Zellfabriken so "umzuprogrammieren", dass sie sekundäre Lipidstoffwechselprodukte von pharmazeutischen und industriellen Interesse produzieren. Eine mögliche Pfa-Synthase aus dem Alkan abbauenden Bakterium Rhodoccocus erythropolis PR4 wurde für die Untersuchung von Enzymen als Modell ausgewählt, um sie dann mithilfe einer chemischen Sonde zu erfassen und zu charakterisieren. Die Gene einer putativen Pfa-Synthase und eine putative Thioesterase/Dehydratase/Isomerase von Rhodoccocus erythropolis wurden zum ersten Mal erfolgreich geklont und die Enzyme für in vitro-Untersuchungen exprimiert und gereinigt. Die Optimierung der Protokolle für Proteinexpression und -reinigung, um die Degradation zu verhindern, führte zu extrem reinen Enzymen in akzeptablen Ausbeuten, die erste Versuche für die in vitro-Rekonstitution der PUFA-Biosynthese ermöglichten. Darüber hinaus wurden neue Chemikalien-Sonden mit verbesserter Effizienz für die Polyketid-Synthasen (PKS)/Pfa-Zwischenerfassung entwickelt. Die Ergebnisse des MISELIAS-Projekts lieferten die Grundlage für weitere Arbeiten an der endgültigen in vitro-Wiederherstellung der PUFA-Biosynthese und ihrer mechanistischen Präparation. Dies wird letztlich zur neuen und nachhaltigen bodengestützten Produktion von PUFA und strukturell verwandten bioaktiven Molekülen führen.
Schlüsselbegriffe
Sekundäre Lipidstoffwechselprodukte, mehrfach ungesättigte Fettsäuren, MISELIAS, mehrfach ungesättigte Fettsäure-Synthasen, Rhodoccocus erythropolis PR4, Polyketid-Synthasen
