Neue Naturstoffe aus Bakterien: Lavasamycine

Forschende des Leibniz-Instituts DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen sowie der Abteilung „Mikrobielle Wirkstoffe“ des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) haben zwei bislang unbekannte Naturstoffe entdeckt. Die Substanzen Lavasamycin A und B werden von dem Bakterium Streptomyces barkulensis subsp. lavasanensis gebildet. Dieses wurde aus einer Bodenprobe aus Lavasan (Iran) isoliert und an der DSMZ als neue Unterart charakterisiert.

Streptomyces-Stämme als Potenzialträger für Wirkstoffe

Bakterien der Gattung Streptomyces produzieren eine enorme Vielfalt natürlicher Substanzen, darunter zahlreiche Antibiotika. Da phylogenetisch eng verwandte Stämme häufig ähnliche Sekundärmetabolite bilden, ist die Untersuchung genetisch diverser Stämme für die Naturstoffforschung besonders vielversprechend. Die Bioressourcensammlung der DSMZ bewahrt voll charakterisierte Mikroorganismen, deren Potenzial zur Bildung biologisch aktiver Metabolite noch nicht umfassend erschlossen ist.

Chemische Struktur und biologische Aktivität

Aus dem neu charakterisierten Stamm isolierten die Forschenden die Anthrachinon-Derivate Lavasamycin A und B, die sich durch einen ungewöhnlichen Zuckerbaustein auszeichnen. Lavasamycin B besitzt zudem eine seltene Butenolid-Einheit. In In-vitro-Assays zeigte Lavasamycin A ein wachstumshemmendes Potenzial gegenüber dem grampositiven Modellorganismus Bacillus subtilis, während für Lavasamycin B keine entsprechende Aktivität beobachtet wurde. Diese strukturellen Besonderheiten sowie die differierende Bioaktivität bieten wertvolle Ansatzpunkte für weitere biochemische Analysen.

Genetik und Inaktivierung der Repression

Parallel zur Identifizierung untersuchte das Team die genetischen Grundlagen der Biosynthese. Die Forschenden bestätigten experimentell das verantwortliche Typ-II-Polyketidsynthase-Gencluster (PKS) und identifizierten einen Repressor als negativen Regulator der Substanzbildung. Durch die gezielte Inaktivierung dieses Regulators konnte eine deutliche Steigerung der Lavasamycin-Produktion erzielt werden. Dies liefert wichtige Einblicke in die Regulationsmechanismen und zeigt Strategien zur Ertragssteigerung durch Genetische Interventionen auf.

Kooperation in der Naturstoffforschung

„Die Kombination aus taxonomischer Charakterisierung, Naturstoffchemie und gezielten genetischen Untersuchungen ermöglicht es uns, neue Naturstoffe wie Antibiotika zu entdecken und ihre Biosynthese besser zu verstehen. Unsere Studie unterstreicht zugleich das Potenzial bislang wenig untersuchter Streptomyces-Stämme für die Naturstoffforschung“, fasst Prof. Yvonne Mast zusammen.

Quelle

Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) (11/2025)