ArbeitsgruppenAG Kirschning
Forschung - Biotransformationen (SynBio)

Mutasynthese, ein Werkzeug in der Naturstoffchemie

Ansamitocine (Maytansinoide), Geldanamycin und auch Rifamycin sind berühmte Vertreter aus der Klasse der Ansamycin Antibiotica, welche alle Aminohydroxybenzoesäure (AHBA) als Startbaustein der Polyketidsynthase (PKS) einsetzten. 

Übersichtsartikel: mit T. Knobloch and K. Harmrolfs, C. R. Chimie 2008, 1523-1543.

 

Mutasynthese ist eine direkte Möglichkeit, die genetische Manipulation von Biosynthesewegen mit chemischer Synthese zu verbinden. Hierbei wird ein Mutante des Produktionsstammes erzeugt, in der ein früher Biosynthesevorläufer des Naturstoffes nicht mehr hergestellt werden kann. Die externe Zugabe dieses Biosynthesevorläufers als synthetisches, strukturell verändertes so genannten Mutasynthon zu dieser Mutante läßt die Biosynthese wieder ablaufen. Hierbei werden die struktuellen Veränderungen des Mutasynthons in den fertigen Naturstoff übernommen.

Wir haben umfangreiche Mutasynthesestudien an drei Produktionsstämmen (Actinosynnema pretiosum, Streptomyces hygroscopicus und Amycolatopsis mediterranei) durchgeführt, die jeweils in der Biosynthese von Aminohydroxybenzoesäure (AHBA) blockiert waren.

Übersichtsartikel: mit F. Hahn, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 4012–4022; mit S. Eichner, F. Taft, T. Knobloch, K. Harmrolfs, Synlett 2012, 416-426; mit F. Taft, T. Knobloch, Org. Biomol. Chem. 2007, 5, 3245-3259; mit J. Franke, S. Eichner, C. Zeilinger, A. Kirschning, Nat. Prod. Rep. 2013, 30, 1299 - 1323.

FLEXIBILITÄT VON TERPENZYKLASEN

Terpene stellen die diverseste Sekundärmetabolitenklasse dar. Sie werden aus einem linearen Vorläufer - im Falle der Sesquiterpene ist es Farnesylpyrophosphat (FPP) - über eine Reaktionskaskade hergestellt. Wir haben gezeigt, dass Sesquiterpenzyklasen wie z.B. die Presilphiperfolan-8-β-ol Synthase (Bot2) eine hohe Substratflexibilität besitzen. Hierdurch lassen sich neue Heteroatom-modifizierte trizyklische Sesquiterpenoide herstellen. Bei einigen neuen Terpenoiden konnte mittels GC-O Analyse ein etherischer, pfeffriger und Campher-artiger Geruch nachgewiesen werden.

                                                                                  olfaktorisches Profil: etherisch, pfefferig und Campher

C. Oberhauser, V. Harms, K. Seidel, B. Schröder, K. Ekramzadeh, S. Beutel, S. Winkler, L. Lauterbach, J. S. Dickschat, A. Kirschning, Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 11802-11806.