Neuer Bakterienstamm ermöglicht die Produktion pflanzlicher Naturprodukte

Umprogrammierter Stoffwechsel

05.07.2016 - Deutschland

Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich haben einen neuen Bakterienstamm entwickelt: Dieser kann aus Zucker chemische Substanzen mit potentieller pharmakologischer Wirkung herstellen, die sonst nur in kleinsten Mengen von Pflanzen gebildet werden.

Viele in Pflanzen vorkommende Naturstoffe sind für Menschen aufgrund ihrer pharmakologischen Wirkung interessant und könnten in Zukunft zur Entwicklung einer Vielzahl neuer Arzneimittel beitragen. Jedoch bilden Pflanzen solche Substanzen oft nur in geringen Mengen, was die Isolation der Wirkstoffe sehr aufwendig gestaltet und somit oft unökonomisch macht.

Jülicher Forscher übertrugen nun mehrere Gene aus Pflanzen, die an der Synthese sogenannter Polyphenole – sekundärer Pflanzenstoffe – maßgeblich beteiligt sind, in das Bakterium Corynebacterium glutamicum. Ergebnis: Der neue Bakterienstamm produziert aus einfachen Zuckern unter anderem das Antioxidationsmittel Resveratrol. Dieses kommt in geringen Mengen auch in Weintrauben, Himbeeren oder Pflaumen vor und hat in einigen Studien bereits Hinweise auf eine mögliche Wirksamkeit gegen Krebszellen erbracht.

Durch die geschickte Auswahl der Pflanzengene können die Jülicher Forscher beeinflussen, welche Polyphenole von den Bakterien gebildet werden – eine Vorgehensweise, die ihnen bereits die Herstellung einer Reihe ähnlicher Substanzen ermöglichte. Voraussetzung für diesen Erfolg war allerdings eine umfassende "Umprogrammierung" des Stoffwechsels von Corynebacterium glutamicum, da dieser Mikroorganismus pflanzliche Polyphenole und deren Vorstufen lieber selbst als Nahrung nutzt. Insgesamt 21 zelleigene Gene mussten ausgeschaltet werden, um Corynebacterium glutamicum dazu zu bringen, die gewünschten pflanzlichen Naturstoffe herzustellen und nicht gleich wieder als Nahrung zu verbrauchen. Dafür ist dieser "Plattformstamm" jetzt nicht nur für die Produktion pflanzlicher Polyphenole einsetzbar, sondern bietet auch die Möglichkeit, eine Vielzahl ähnlicher chemischer Verbindungen zu synthetisieren.

Um den neu entwickelten Stamm nun für den industriellen Einsatz fit zu machen, muss allerdings die Umsetzung der Zucker zu den Polyphenolen noch effizienter werden. Die Jülicher Forscher arbeiten mit Hochdruck daran.

Originalveröffentlichung

Kallscheuer N., Vogt M., Stenzel A., Gätgens J., Bott M., Marienhagen J.; "Construction of a Corynebacterium glutamicum platform strain for the production of stilbenes and (2S)-flavanones"; Metabolic Engineering; 2016

https://www.bionity.com/de/news/158786/neuer-bakterienstamm-ermoeglicht-die-produktion-pflanzlicher-naturprodukte.html