Abb. 1. Paläobiotechnologischer Workflow – von prähistorischer DNA aus Zahnstein zu Naturstoffen. Bild: AG Stalllforth (zu Abschnitt „Naturstoffe aus der Vergangenheit“) In einem ökologisch motivierten Ansatz untersuchten wir Naturstoffe, die in mikrobiellen Räuber-Beute-Interaktionen, insbesondere in Amöben-Bakterien-Systemen, eine zentrale Rolle spielen. Durch die Kombination von Molekularbiologie und analytischer Chemie gelang es uns, die neuartigen Verbindungen Keanumycine A–C zu identifizieren. Diese nichtribosomalen Peptide verleihen Bakterien der Gattung Pseudomonas die Fähigkeit, sich vor Prädation durch Amöben zu schützen. Neben ihrer hochpotenten amöbiziden Aktivität im nanomolaren Bereich zeigen die Keanumycine auch eine starke antifungale Wirkung, insbesondere gegen den verheerenden Pflanzenpathogen Botrytis cinerea. Diese Verbindungen hemmen die Infektion von Pflanzenblättern effektiv, was ihr Potenzial für den Einsatz in der Agrarbiotechnologie unterstreicht. Diese Arbeit [2] erzielte große wissenschaftliche und mediale Resonanz, darunter Berichte in der New York Times, der Washington Post und der BildZeitung (Altmetric Score = 1300). Mit einem vergleichbaren Ansatz konnten wir die komplexen Peptide Nunapetine aus Pseudomonas-Isolaten identifizieren. Diese Verbindungen zeigen eine starke nematizide Aktivität gegen koisolierte Fadenwürmer, insbesondere Oscheius Naturstoffe aus interagierenden Mikroorganismen myriophilus, was auf ihre Rolle in mikrobiellen Interaktionsnetzwerken hinweist [3]. Darüber hinaus isolierten wir aus Amöben die neuartigen Dictyodene, die essenzielle Funktionen in der multizellulären Entwicklung dieser Organismen übernehmen [4]. Diese Ergebnisse verdeutlichen das enorme Potenzial mikrobieller Räuber-Beute-Systeme als Quelle für bioaktive Naturstoffe und als Modell zur Untersuchung ökologisch relevanter Signal- und Regulationsmechanismen. [2] Götze, S. Vij, R. Burow, K. Thome, N. Urbat, L. Schlosser, N. Pflanze, S. Müller, R. Hänsch, V. G. Schlabach, K. Fazlikhani, L. Walther, G. Dahse, H.-M. Regestein, L. Brunke, S. Hube, B. Hertweck, C. Franken, P. Stallforth P. (2023): Ecological Niche-Inspired Genome Mining Leads to the Discovery of Crop-Protecting Nonribosomal Lipopeptides Featuring a Transient Amino Acid Building Block. J. Am. Chem. Soc. 145, 2342–2353, doi: 10.1021/jacs.2c11107. [3] Pflanze, S. Mukherji, R. Ibrahim, A. Günther, M. Götze, S. Chowdhury, S. Reimer, L. Regestein, L. Stallforth P. (2023): Nonribosomal peptides protect Pseudomonas nunensis 4A2e from amoebal and nematodal predation. Chem. Sci.14, 11573–11581, doi:10.1039/D3SC03335J. [4] Günther, M. Reimer, C. Herbst, R. Kufs, J. E. Rautschek, J. Ueberschaar, N. Zhang, S. Peschel, G. Reimer, L. Regestein, L. Valiante, V. Hillmann, F. Stallforth P. (2022): Yellow polyketide pigment suppresses premature hatching in social amoeba. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 119, e2116122119, doi: 10.1073/pnas.2116122119. FORSCHUNG — 95
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