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Synthetische Biologie

Synthetische Biologie findet neuen Weg zur Herstellung von Lantibiotika

| Redakteur: Manja Wühr

Im Biokatalyselabor der TU Berlin beschreiten die Mitarbeiter/innen von Prof. Budisa durch geschickte Umprogrammierung der Proteinsynthese neue Wege in der Ganzzellkatalyse. (TU Berlin)
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Im Biokatalyselabor der TU Berlin beschreiten die Mitarbeiter/innen von Prof. Budisa durch geschickte Umprogrammierung der Proteinsynthese neue Wege in der Ganzzellkatalyse. (TU Berlin)

Roderich Süssmuth und Nediljko Budisa, beide Professoren des Berliner Exzellenzclusters „Unifying Concepts in Catalysis“ (UniCat), haben einen neuen Weg zur künstlichen Herstellung von Lantibiotika entwickelt.

Berlin – Durch Einbau synthetischer Aminosäuren in Peptid-basierte Lantibiotika wurde die chemische Vielfalt von Lichenicidin, einem antibakteriell wirkenden Zweikomponenten-Lantibiotikum, wesentlich erhöht. „Das ist wie mit einem Kasten voller Legosteine, dem wir neue Steine mit neuen Verbindungsmöglichkeiten hinzufügen“, sagt Budisa. „Dadurch können wir Stoffe synthetisieren, die normal lebende Zellen nicht herstellen können, z.B. Lantibiotika mit chemischen Eigenschaften, die nicht durch die natürliche Evolution hervorgebracht wurden.“ Das Verfahren ermöglicht also die biotechnologische Herstellung von vielen verschiedenen Lichenicidin-Verbindungen. Damit wird ein Weg zu neuartigen Antibiotika geebnet, die für den Menschen therapeutisch eingesetzt werden können.

Lantibiotika und ihre therapeutische Bedeutung

Lantibiotika sind ribosomal synthetisierte Peptid-Antibiotika, die durch eine Enzym-Kaskade generiert werden. In der Natur werden die Lantibiotika zunächst als Präpropeptid-Stufe aus den 20 kanonischen Aminosäuren synthetisiert, bevor diese Standardbausteine durch posttranslationale Modifikationen durch eine Batterie an Enzymen, die selektiv verschiedene Arten von Aminosäureseitenketten verändern, effizient zu bioaktiven Lantibiotika umgewandelt werden.

Das Lantibiotikum Nisin wird seit über 40 Jahren auf der ganzen Welt als biologischer Lebensmittelkonservierungsstoff ohne das Auftreten von bakteriellen Resistenzen genutzt, wohingegen die kommerziell verfügbaren Antibiotika auf Grund des schnellen Auftretens von multiresistenten Bakterienstämmen in den letzten Jahrzehnten zunehmend in ihrer Verwendung eingeschränkt werden. Daher sind Lantibiotika wertvolle antimikrobielle Wirkstoffe mit großem Potenzial für therapeutische Anwendung beim Menschen. Die biotechnologische Herstellung dieser wertvollen Stoffe ist von großem Interesse, besonders wenn durch Re-Engineering der Strukturen von natürlich vorkommenden Lantibiotika ihre pharmazeutischen Eigenschaften noch verbessert werden können.

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