In einer spannenden Zusammenarbeit zwischen dem Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen und dem Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung wurden zwei neuartige Naturstoffe entdeckt: die Lavasamycine A und B. Diese Substanzen stammen von einem bisher unbekannten Stamm des Bakteriums Streptomyces barkulensis subsp. lavasanensis, das aus einer Bodenprobe in der Region Lavasan im Iran isoliert wurde. Die Ergebnisse dieser Forschung wurden im angesehenen Fachjournal „Journal of Natural Products“ veröffentlicht.
Streptomyces-Bakterien sind bekannt für ihre Fähigkeit, eine Vielzahl von natürlichen Substanzen zu produzieren, insbesondere Antibiotika. Diese Gattung gehört zur Gruppe der Actinomyceten und ist vorwiegend im Boden zu finden. Die Erzeugung vielfältiger Sekundärmetabolite ist ein Grund, warum Forscher immer wieder neue Stämme untersuchen, die sich phylogenetisch von bereits bekannten Antibiotikaproduzenten unterscheiden. Die Bioressourcensammlung der DSMZ spielt hierbei eine entscheidende Rolle, da sie eine große Anzahl charakterisierter Mikroorganismen beherbergt, deren Potenzial für die Entwicklung neuer Naturstoffe noch nicht vollständig erforscht wurde.
In ihren Untersuchungen konnten die Forscher aus dem neu charakterisierten Stamm zwei bislang unbekannte Verbindungen isolieren: Lavasamycin A und B. Beide gehören zu den Anthrachinon-Derivaten, wobei Lavasamycin A das Wachstum des grampositiven Bakteriums Bacillus subtilis hemmt. Lavasamycin B hingegen zeigte in diesem Test keine derartige Wirkung. Diese strukturellen und biologischen Unterschiede machen die Lavasamycine zu interessanten Kandidaten für weitere Studien, da sie potenziell neue Ansätze zur Bekämpfung von Infektionen bieten könnten.
Ein weiterer wichtiger Aspekt der Forschung war die Untersuchung des genetischen Fundaments, das für die Biosynthese der Lavasamycine verantwortlich ist. Die Wissenschaftler identifizierten ein Gencluster, das für die Produktion dieser Naturstoffe zuständig ist. Zudem entdeckten sie, dass ein bestimmter Regulator die Synthese der Lavasamycine hemmt. Wenn dieser Repressor deaktiviert wird, erhöht sich die Produktion der gewünschten Verbindungen erheblich. Diese Erkenntnisse geben wertvolle Einblicke in die regulatorischen Mechanismen der Biosynthese und zeigen, wie durch gezielte genetische Manipulationen die Ausbeute an Naturstoffen erhöht werden kann.
Die Kombination aus taxonomischer Analyse, chemischer Charakterisierung und genetischen Studien hat das Potenzial, die Entdeckung neuer Naturstoffe wie Antibiotika erheblich voranzutreiben. Prof. Dr. Yvonne Mast, die interimistische wissenschaftliche Direktorin des Leibniz-Instituts DSMZ, hebt die Bedeutung dieser Studie hervor, die das Potenzial bislang weniger untersuchter Streptomyces-Stämme für die Naturstoffforschung unterstreicht.
Die Gattung Streptomyces gilt als eine der wichtigsten natürlichen Wirkstoffquellen. Über die Hälfte aller heute verwendeten Antibiotika hat ihren Ursprung in diesen Mikroben. Bekannte Medikamente wie Streptomycin, Tetracyclin und Erythromycin stammen aus dieser Bakteriengattung. Angesichts der zunehmenden Antibiotikaresistenzen ist die Entdeckung neuer Substanzen von zentraler Bedeutung für die zukünftige Medizin.
Das Erbgut von Streptomyces enthält zahlreiche Biosynthese-Gencluster, die für die Produktion von Naturstoffen verantwortlich sind. Mit modernen Methoden wie Genome Mining können Forscher diese Gene identifizieren und die potenziellen Naturstoffe, die von diesen Mikroben produziert werden können, vorhersagen. Durch gezielte genetische Veränderungen können Wissenschaftler die Biosynthesewege untersuchen und die Produktion wünschenswerter Verbindungen steuern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Entdeckung der Lavasamycine A und B nicht nur einen bedeutenden Fortschritt in der Naturstoffforschung darstellt, sondern auch zeigt, wie wichtig die Erforschung genetisch vielfältiger Bakterienstämme für die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien ist. Diese neuen Verbindungen könnten in Zukunft eine entscheidende Rolle bei der Bekämpfung von bakteriellen Infektionen spielen und somit einen wertvollen Beitrag zur Gesundheitsforschung leisten.
