Jülich - Stoffwechsel des Bakterienstamms wird umprogrammiert

Stoffwechsel des Bakterienstamms wird umprogrammiert

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Corynebacterium glutamicum
Das Corynebacterium glutamicum haben die Jülicher Forscher umgebaut. Foto: Forschungszentrum

Jülich. Wissenschaftler des Forschungszentrums 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.

Die Neuentwicklung stellen die Biotechnologen in der der renommierten Fachzeitschrift „Metabolic Engineering“ vor.

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 aufwendig gestaltet und so oft unökonomisch macht.

Gene werden übertragen

Jülicher Forscher übertrugen mehrere Gene aus Pflanzen, die an der Synthese sogenannter Polyphenole – sekundärer Pflanzenstoffe – maßgeblich beteiligt sind, ins Bakterium Corynebacterium glutamicum. Ergebnis: Der neue Bakterienstamm produziert aus einfachen Zuckern unter anderem das Antioxidationsmittel Resveratrol. Das 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 schon die Herstellung ähnlicher Substanzen ermöglichte.

Voraussetzung für den Erfolg war indes 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 für den industriellen Einsatz zu ertüchtigen, muss die Umsetzung der Zucker zu Polyphenolen effizienter werden. Die Jülicher Forscher arbeiten mit Hochdruck daran.

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