Studien zur Ansamitocin-Biosynthese sowie Sekundärstoffproduktion durch mikrobielle Interaktion

Abstract

Die vorliegende Arbeit ist in vier Themenabschnitte gegliedert. Das Hauptaugenmerk befasst sich mit Biosyntheseuntersuchungen zum Ansamitocin, einem hochpotenten, cytostatischen Naturstoff der Maytansinfamilie. Zum Einen erfolgte heterologe Expression verschiedener Diketidvorläufer des Ansamitocin P-3 in Corynebakterium glutamicum. Mittels Fütterungsexperimenten unter Verwendung stammeigener sowie stammfremder Startereinheiten des Ansamitocins konnten einige Diketide per HPLC-ESI-MS nachgewiesen werden. Zum Anderen war die Vorläufer-dirigierte Biosynthese durch Fütterung verschiedener stammfremder Biosynthesevorläufer zum 20-Desmethoxyansamitocin mit der Actinosynnema pretiosum-Knockout-Mutante HGF073 ein Teil der Untersuchungen zur Ansamitocin-Biosynthese. Dieses Derivat konnte im Rahmen dieser Arbeit erstmals durch Optimierung der Fermentations-, Fütterungs- und Isolierungsmethoden in ausreichender Menge für umfassende analytische Zwecke bereitgestellt und die biologische Aktivität vergleichend zum Ansamitocin P-3 getestet werden.Ein zweiter Themenbereich dieser Arbeit befasst sich ebenfalls mit der Substanzklasse der Maytansine. Der aus einer maytansinproduzierenden Pflanze isolierte Stamm Kitasatospora putterlickiae F98-18 (AK LEISTNER, Bonn) reagiert bei Interaktion mit dem Schimmelpilz Mucor sp. mit der Produktion eines neuen Metaboliten. Bei den umfassenden Isolierungsarbeiten zeigte sich ein rascher Zerfall dieses neuen Metaboliten. Als offensichtliches Zerfallsprodukt konnte Anthranilsäure identifiziert werden.Der dritte Zweig dieser Arbeit besteht aus Untersuchungen des Stammes Streptomyces antimycoticus FZB53 (überlassen von E. KOCH, Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft (BBA), Darmstadt), der in einem Screeningprogramm der BBA gegen verschiedene phytopathogene Bakterien und Pilze aufgrund seiner starken Aktivität aufgefallen ist. Die Isolierung des aktiven Prinzips ergab nach Fermentationsvariation überraschenderweise zwei Substanzen: Einen Polyether aus der Nigericin-Familie sowie Geldanamycin.Ein viertes Themengebiet dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Wirkung des Pilzes Piriformospora indica auf Pflanzen, welcher in Studien (AK KARLOVSKY) ein verzweigtes Wurzelwachstum der Modellpflanze Arabidopsis thaliana ausgelöst hat. Als verantwortlicher Metabolit konnte mithilfe von MS-Analyse der Pilz-Kulturfiltrat-Extrakte das Pflanzenhormon Auxin nachgewiesen werden.