WSR066-Die unentdeckte Vielfalt der Aktinomyceten: Neue Wege zur Synthese von Wirkstoffen - Interview mit Prof. Dr. Yvonne Mast

In dieser Episode spricht Bernd Rupp mit Prof. Dr. Yvonne Mast, Leiterin der Abteilung Bioressourcen für Bioökonomie und Gesundheitsforschung (dsmz.de/research/bioresources-for-bioeconomy-a…) am Leibniz-Institut DSMZ – Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH (dsmz.de) in Braunschweig.

wirkstoffradio.de/wp-content/uploads/2023/06/Y…. Dr. Yvonne Mast; Quelle: Wirkstoffradio.
Yvonnes Forschung konzentriert sich auf die Kultivierung von Aktinomyceten bzw. Streptomyzeten, einer großen Familie von Organismen, die als Quelle verschiedener Wirkstoffe bekannt sind. Die Gruppe um Yvonne untersucht insbesondere die Regulation sogenannter stiller Synthesegencluster und deren Aktivierung. Yvonne erklärt, dass bei der klassischen Kultivierung dieser Organismen oft nur 10% der aktuell bekannten Synthesegencluster aktiv sind, was auf ein immer noch großes unbekanntes Potential neuer faszinierender Wirkstoffe bei diesen Organismen hinweist.

Durch ihre Arbeiten konnte das Team um Yvonne diese bereits seit langem bekannten Organismen dazu anregen, neue spannende Substanzen zu produzieren. Dadurch rückt diese Gruppe von Organismen wieder stärker in den Fokus der Forschung zu neuen Antibiotika und anderen Substanzen.

(Im Podcast gibt es Kapitelmarken, die den Zwischenüberschriften hier im Text entsprechen, so dass es einfacher ist, bestimmte Teile erneut zu hören. Nicht jede Kapitelmarke hat eine Zwischenüberschrift, manchmal fassen wir mehrere Kapitel zusammen.)

Was sind Aktinomyceten?

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• de.wikipedia.org/wiki/Aktinomyceten – Wikipedia Artikel

• Review zu SARPS; wissenschaftlicher Artikel (open access): Krause J, Handayani I, Blin K, Kulik A, Mast Y. Disclosing the Potential of the SARP-Type Regulator PapR2 for the Activation of Antibiotic Gene Clusters in Streptomycetes. Front Microbiol. 2020 Feb 18;11:225. doi: 10.3389/fmicb.2020.00225 (doi.org/10.3389%2Ffmicb.2020.00225). PMID: pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32132989.
PMCID: PMC7040171

• Review zu SARPS: wissenschaftlicher Artikel (closed access): An overview on transcriptional regulators in Streptomyces; Alba Romero-Rodríguez, Ivonne Robledo-Casados, Sergio Sánchez, Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Gene Regulatory Mechanisms,

1849(8), 2015. Die Studie befindet sich leider hinter einer Paywall, ist also nur für diejenigen zugänglich, die ein Abo der entsprechenden Fachzeitschrift haben. Daher werden wir nicht direkt auf den Artikel verlinken, sondern stellen euch den „Digital Object Identifier (DOI) (de.wikipedia.org/wiki/Digital_Object_Identifier)“ zur Verfügung: 10.1016/j.bbagrm.2015.06.007

• flexikon.doccheck.com/de/Agarplatte – DocCheck Flexikon

• de.wikipedia.org/wiki/Geosmin – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Streptomyces – Wikipedia Artikel

wirkstoffradio.de/wp-content/uploads/2023/06/A… Aktinomyceten auf Agarplatten; Quelle: Wirkstoffradio.
Aufgaben der Aktinomyceten

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• de.wikipedia.org/wiki/Kompostierung – Wikipedia Artikel

• spektrum.de/lexikon/biologie/sessil/61255 – Spektrum der Wissenschaft

• wissenschaftlicher Artikel (closed access): Barka EA, et al. Microbiol Mol Biol Rev. 2015. Taxonomy, Physiology, and Natural Products of Actinobacteria. Microbiol Mol Biol Rev 80:1-43. Die Studie befindet sich leider hinter einer Paywall, ist also nur für diejenigen zugänglich, die ein Abo der entsprechenden Fachzeitschrift haben. Daher werden wir nicht direkt auf den Artikel verlinken, sondern stellen euch den „Digital Object Identifier (DOI) (de.wikipedia.org/wiki/Digital_Object_Identifier)“ zur Verfügung: doi: 10.1128/MMBR.00019-15.

• de.wikipedia.org/wiki/Exoenzym – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Cellulasen – Wikipedia Artikel

• Chitotriosidase oder Chitinase (de.wikipedia.org/wiki/Chitotriosidase) – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Cellulose – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Chitin – Wikipedia Artikel

Einteilung der Aktinomyceten

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• Frankiaceae (spektrum.de/lexikon/biologie/frankiaceae/25540) – Lexikon der Biologie

• de.wikipedia.org/wiki/Mykobakterien – Wikipedia Artikel

• Mycobacterium tuberculosis (de.wikipedia.org/wiki/Mycobacterium_tuberculosis) – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Corynebacterium – Wikipedia Artikel

• Corynebacterium diphtheriae (de.wikipedia.org/wiki/Corynebacterium_diphther…) – Wikipedia Artikel

Verwendung der Aktinomyceten

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• de.wikipedia.org/wiki/Lipasen – Wikipedia Artikel

• flexikon.doccheck.com/de/Proteinase – DocCheck Flexikon

• Sekundärmetaboliten (de.wikipedia.org/wiki/Sekund%C3%A4rmetaboliten) – Wikipedia Artikel

• Antivirale Substanzen (de.wikipedia.org/wiki/Virostatikum) – Wikipedia Artikel

• Immunsuppressiva (de.wikipedia.org/wiki/Immunsuppressivum) – Wikipedia Artikel

• Zytotoxizität (de.wikipedia.org/wiki/Zytotoxizit%C3%A4t) – Wikipedia Artikel

Was ist ein Sekundärmetabolit

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• Primärstoffwechsel (flexikon.doccheck.com/de/Prim%C3%A4rstoffwechsel) – DocCheck Flexikon

• de.wikipedia.org/wiki/Glykolyse – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Citratzyklus – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Glucose – Wikipedia Artikel

• Sekundaerstoffwechsel (spektrum.de/lexikon/biologie/sekundaerstoffwec…) – Lexikon der Biologie

• de.wikipedia.org/wiki/Carotinoide – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Pigmente – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Toxin – Wikipedia Artikel

• Γ-Butyrolacton (de.wikipedia.org/wiki/%CE%93-Butyrolacton) – Wikipedia Artikel

wirkstoffradio.de/wp-content/uploads/2023/06/g… von gamma-Butyrolacton; Quelle: Chem Sim 2001, Public domain, via Wikimedia Commons.
Beispiele für Antibiotika aus Aktinomyceten

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• Penicillium notatum (de.wikipedia.org/wiki/Penicillium_chrysogenum) – Wikipedia Artikel

• Selman Abraham Waksman (de.wikipedia.org/wiki/Selman_Abraham_Waksman) – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Actinomycin_D – Wikipedia Artikel

• Streptomyces antibioticus (en.wikipedia.org/wiki/Streptomyces_antibioticus) – Wikipedia Artikel (englisch)

• de.wikipedia.org/wiki/Streptomycin – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Vancomycin – Wikipedia Artikel

• en.wikipedia.org/wiki/Teicoplanin – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Erythromycin – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Tetracyclin – Wikipedia Artikel

Rechnerische Wirkstoffkapazität

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• Streptomyces coelicolor (de.wikipedia.org/wiki/Streptomyces_coelicolor) – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Gen-Cluster – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Bioinformatik – Wikipedia Artikel

• en.wikipedia.org/wiki/Actinorhodin – Wikipedia Artikel (englisch)

• en.wikipedia.org/wiki/Undecylprodigiosin – Wikipedia Artikel (englisch)

Gezielter Start einer Antibiotika-Biosynthese

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• de.wikipedia.org/wiki/Aufreinigung – Wikipedia Artikel

• Strukturaufklärung (Charakterisierung) (de.wikipedia.org/wiki/Strukturaufkl%C3%A4rung) – Wikipedia Artikel

wirkstoffradio.de/wp-content/uploads/2023/06/Y… zur Kontrolle, ob der SARP-Regulator funktioniert. Die dreieckigen Bereiche sind jeweils Streptomyces coelicolor, der flächig angewachsen ist. S. coelicolor produziert zwei prominente pigmentierte Substanzen (Actinorhodin (Act) = blau und Undecylprodigiosin (Red) = rot). Die weiße Kultur ist eine S. colicolor-Mutante, in der die SARP-Regulatorgene für die beiden Biosynthesen deletiert sind. Es kann kein Act und Red gebildet werden. Die roten …