Bioorganische Chemie und Paläobiotechnologie Prof. Dr. Pierre Stallforth Forschungsschwerpunkte • Zugang zu prähistorischen Naturstoffen aus alter DNA • Identifizierung und Isolierung von Naturstoffen aus interagierenden mikrobiellen Gemeinschaften Der Schwerpunkt unserer Forschungsgruppe liegt auf der Entdeckung und funktionellen Charakterisierung mikrobieller Naturstoffe. Dabei konzentrieren wir uns auf zwei zentrale Forschungsrichtungen: Zum einen verfolgen wir einen ökologisch inspirierten Ansatz, um neue bakterielle Naturstoffe zu identifizieren und ihre biologische Funktion sowie Biosynthese zu untersuchen. Zum anderen erschließen wir bakterielle Naturstoffe aus prähistorischer DNA und haben damit ein neues, interdisziplinäres Forschungsfeld an der Schnittstelle von Naturstoffforschung und Paläogenetik etabliert. Wir untersuchten den Zahnstein von 12 Neandertalern und 52 anatomisch modernen Menschen, deren zeitlicher Ursprung bis zu 100.000 Jahre zurückreicht. Dabei rekonstruierten wir 459 bakterielle, metagenom-assemblierte Genome. Ein besonderes Highlight war die Identifizierung eines Biosynthese-Genclusters, das bei sieben Individuen aus dem Mittel- und Oberpaläolithikum vorhanden war. Diese Entdeckung ermöglichte die heterologe Produktion einer bisher unbekannten Klasse von Metaboliten, die wir als „Paläofurane“ bezeichneten. Dieser innovative, paläobiotechnologische Ansatz demonstriert erstmals, dass funktionale Biosynthesegene aus dem geneNaturstoffe aus der Vergangenheit tischen Material prähistorischer Organismen rekonstruiert und in moderne Wirtsorganismen überführt werden können. Dies eröffnet erstmals den Zugang zu Naturstoffen aus dem Pleistozän. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden in Science veröffentlicht [1] und fanden breite wissenschaftliche und mediale Resonanz (Altmetric Score >940). Es handelt sich um die erste Studie, die zeigt, dass antike biosynthetische Gencluster erfolgreich „reaktiviert“ werden können, um Naturstoffe aus bis zu 100.000 Jahre alter mikrobieller DNA zu rekonstruieren. Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Christina Warinner durchgeführt und vereint die Expertise von Chemikern, Mikrobiologen, Bioinformatikern und Archäologen in einem transdisziplinären Ansatz. [1] Klapper, M. Hübner, A. Ibrahim, A. Wasmuth, I. Borry, M. Haensch, V. G. Zhang, S. Al-Jammal, W. K. Suma, H. Fellows Yates, J. A. Frangenberg, J. Velsko, I. M. Chowdhury, S. Herbst, R. Bratovanov, E. V. Dahse, H.-M. Horch, T. Hertweck, C. Gonzlez Morales, M. R. Straus, L. G. Vilotijevic, I. Warinner, C. Stallforth P. (2023): Natural products from reconstructed bacterial genomes of the Middle and Upper Paleolithic. Science, 380, 619–624, doi: 101126./science.adf5300. 94 — FORSCHUNG
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