Cyano­bak­terien: Hoffnungs­träger für Medizin

Das Team unter der Leitung von Dr. Paul D’Agostino wird 40 symbio­tische und seltene Cyano­bak­terien sequen­zieren, um daraus neue Wirkstoffe sowie Anwen­dungen in der Biotech­no­logie abzuleiten. Foto: Paul D’Agostino

Cyano­bak­terien: Hoffnungs­träger für Medizin

An der Professur für Technische Biochemie der TU Dresden werden sich die Wissen­schaft­le­rinnen und Wissen­schaftler in den kommenden Jahren mit der genomi­schen Unter­su­chung bisher unerforschter Cyano­bak­terien beschäf­tigen. Cyano­bak­terien zählen zu den ältesten Lebens­formen überhaupt und sind von großer ökolo­gi­scher Bedeutung. Für die Erschließung des geneti­schen Poten­tials von ungewöhn­lichen Cyano­bak­terien in Hinblick auf die Produktion von neuen Wirkstoffen sowie die Auslotung des Anwen­dungs­po­ten­tials in der Biotech­no­logie hat das Team unter Leitung von Dr. Paul D’Agostino einen der begehrten Sequencing-Grants des Joint Genome Insti­tutes (JGI) in den USA eingeworben.

Knapper werdende Ressourcen und Nutzflächen bei gleich­zeitig wachsender Weltbe­völ­kerung, Klima­wandel und Rückgang der Arten­vielfalt – all dies sind globale Heraus­for­de­rungen der heutigen Zeit. Das Wissen­schaftsjahr 2020/21 widmet sich dem Thema Bioöko­nomie mit dem Ziel, diesen Heraus­for­de­rungen mit kleinen Helden entge­gen­zu­treten. Die „Stars“ der Bioöko­nomie sind Mikro­or­ga­nismen, Proteine, Algen und viele weitere Kleinst­le­be­wesen mit großer Wirkung.

Die Forsche­rinnen und Forscher an der Professur für Technische Biochemie der TU Dresden widmen sich in Koope­ration mit Michelle Gehringer von der TU Kaisers­lautern sowie Michael Lakatos und Patrick Jung von der Hochschule Kaisers­lautern den ältesten und dennoch wenig erforschten kleinen Super­helden: den Cyano­bak­terien. Es gibt etwa 2000 Arten von ihnen. Dr. Paul D’Agostino, Professor Tobias Gulder und ihr Team erhoffen sich durch die Sequen­zierung von 40 ungewöhn­lichen Cyano­bak­terien vielver­spre­chende Ergeb­nisse und einen innova­tiven Beitrag zur Bioökonomie.

»Mikro­or­ga­nismen produ­zieren wertvolle organische Moleküle mit großem Anwen­dungs­po­tential. Dabei ist wichtig zu wissen, dass ungewöhn­liche Organismen oftmals auch neuartige, ungewöhn­liche Wirkstoff­kan­di­daten produ­zieren. Die Entde­ckung solcher neuen, bioak­tiven Moleküle ist essen­tiell, denkt man zum Beispiel an medizi­nische Heraus­for­de­rungen wie das neuartige Corona­virus und die fortschrei­tende Entwicklung von Resis­tenzen gegen etablierte Wirkstoffe. Im Rahmen dieses Projektes wollen wir daher das genetische Potential sehr ungewöhn­licher, bislang kaum erforschter Cyano­bak­terien zur Produktion von Wirkstoffen unter­suchen«, erläutert Gulder.

Als ersten Schritt wird das Team durch Sequen­zierung der Genome mit anschlie­ßender bioin­for­ma­ti­scher Analyse eine Vorhersage des Natur­stoff­po­ten­tials treffen. Die Ergeb­nisse können im Anschluss durch moderne Methoden der synthe­ti­schen Biologie und Biotech­no­logie in die gezielte Entde­ckung neuer Wirkstoff­mo­leküle übersetzt werden. Als letzten Schritt sieht das Projekt die Produktion und Charak­te­ri­sierung dieser natür­lichen Wirkstoffe vor. Zur Entwicklung nachhal­tiger chemi­scher Prozesse konzen­trieren sie sich dabei auf die Anwendung der diese Verbin­dungen produ­zie­renden Enzyme als Biokatalysatoren.

Textquelle: Konrad Kästner, Technische Univer­sität Dresden

Bildquelle: Das Team unter der Leitung von Dr. Paul D’Agostino wird 40 symbio­tische und seltene Cyano­bak­terien sequen­zieren, um daraus neue Wirkstoffe sowie Anwen­dungen in der Biotech­no­logie abzuleiten. Foto: Paul D’Agostino