Neue Substanzen in marinen Pilzen aus der Nordsee entschlüsselt

Neues aus der Forschung

Meldung vom 05.07.2018

Kieler Forschende entdecken unbekannte Gen-Cluster von zwei marinen Pilzarten als mögliche Basis für neue Wirkstoffe


180710-1843_medium.jpg
 
Marine Pilze wie Pestalotiopsis sp. werden an der Uni Kiel mithilfe hoch spezialisierter gentechnischer Verfahren auf ihre Eignung für neue medizinische Wirkstoffe untersucht.
Kumar, A., Sørensen, J.L., Hansen, F.T., Arvas, M., Syed, M.F., Hassan, L., Benz, J. P., Record, E., Henrissat, B., Pöggeler, S., Kempken, F.
Genome Sequencing and analyses of Two Marine Fungi from the North Sea Unraveled a Plethora of Novel Biosynthetic Gene Clusters
Scientific Reports (2018) 8:10187
DOI: 10.1038/s41598-018-28473-z


Der Ozean ist nicht nur eine Quelle mineralischer Rohstoffe. In den Weltmeeren steckt auch ein bisher noch wenig erforschtes, großes Potenzial für die Gewinnung von neuen Wirkstoffen aus Organismen wie marinen Pilzen, die beispielsweise in der Medizin, Kosmetik oder im Pflanzenschutz eingesetzt werden können. Auf der Suche nach unbekannten Substanzen aus dem Meer haben Forschende der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) gemeinsam mit internationalen Kollegen zum ersten Mal das Erbgut von zwei marinen Pilzen aus dem Wattenmeer der Nordsee, der Arten Calcarisporium sp. und Pestalotiopsis sp., analysiert. Dabei ist es ihnen gelungen, neuartige Gen-Cluster, die für sogenannte Sekundärmetabolite kodieren, zu entschlüsseln – eine wichtige Basis für die Entwicklung neuer Medikamente. Die Ergebnisse wurden heute (Donnerstag, 5. Juli) in der Fachzeitschrift Scientific Reports veröffentlicht.

Bekannte Träger mariner Wirkstoffe aus dem Meer sind Algen, aus denen Nahrungsmittel oder Kosmetikartikel produziert werden. Weniger erforscht, aber mit einem ebenso großen Potenzial gelten marine Pilze, aus denen schon heute Arzneimittel wie das Antibiotikum Penicillin oder das Immunsuppressivum Cyclosporin gewonnen werden können. Forschende vermuten, dass insgesamt mehrere Millionen Pilzarten in den Weltmeeren zu finden sind. Viele davon noch unerforscht. Wenige Informationen gibt es dabei besonders über den Aufbau und die Codierungskapazität von Genomen mariner Pilze.

Einem internationalen Forschungsteam unter der Federführung von Professor Frank Kempken, Leiter der Abteilung Botanische Genetik und Molekularbiologie an Uni Kiel, ist es nun erstmals gelungen, mithilfe der genanalytischen Methode des Next-Generation-Sequencing, die Gen-Cluster der beiden Pilze Calcarisporium sp. und Pestalotiopsis sp. zu analysieren. Beide Arten wurden im Wattenmeer der Nordsee gewonnen und wachsen nur unter sehr spezifischen Umweltbedingungen, etwa bei einem Salzgehalt von 30 Gramm pro Liter. Die Forschenden konnten dabei Gen-Gruppen kodieren, die neue Sekundärmetabolite bilden – Stoffe, die für das Wachstum oder Überleben der Organismen keine wichtige Rolle spielen, aber für die Interaktion mit anderen Lebewesen beispielsweise zur Verteidigung bedeutsam sind.

„Pilze besitzen einige tausende Gene und damit auch Gengruppen, die nicht lebensnotwendig für den Pilz selbst sind, uns aber genetische Informationen liefern, die eine Basis für neue medizinische Wirkstoffe darstellen,“ sagt Professor Frank Kempken von Biologischen Institut an der Uni Kiel und verantwortlich für die internationale Studie. „Beide untersuchten Pilzarten aus dem Wattenmeer enthalten eine erstaunlich hohe Anzahl an neuen Sekundärmetabolitgenen und sind damit in der Lage Substanzen zu bilden, die für die marine Biotechnologie interessant sind. Die meisten dieser Gene wurden bisher noch nie in einem Pilzgenom nachgewiesen. Wir vermuten, dass sie zum Abbau von pflanzlichem Material beitragen.“



Mit ihrer Untersuchung konnte das Team um Frank Kempken damit nicht nur weitere Erkenntnisse über die Lebensweise der Pilze im Wattenmeer der Nordsee aufzeigen. Sie konnten auch belegen, dass im Meer Pilzstämme zu finden sind, die überhaupt in der Lage sind, neuartige Sekundärmetabolite zu bilden. Diese konnten zwar nachgewiesen werden, allerdings schließt sich an die Analyse nun weitere Grundlagenforschung an. Die meisten dieser Gen-Cluster sind unter Laborbedingungen nicht aktiv, was darauf schließen lässt, dass die Pilzarten sie nur unter spezifischen Umweltbedingungen aktivieren. Ziel zukünftiger Forschung ist es daher, solche Gen-Cluster auch unter Laborbedingungen zu beleben, um die bisher unbekannten Sekundärmetabolite im Hinblick auf medizinisch wirksame Substanzen untersuchen zu können. Hierbei wird beispielsweise erforscht, ob eine Aktivierung durch Co-Kultur mit anderen marinen Pilzen oder Bakterien möglich ist.

Die Forschungsarbeiten wurden noch im Rahmen des EU-Projektes „Marine Fungi“ durchgeführt. Neben der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) untersuchten insgesamt elf Institutionen aus sieben Ländern unter Leitung des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel das Potenzial mariner Pilze als neue Quelle für medizinische Wirkstoffe. Dabei konzentriert sich das Forschungsvorhaben auf die Identifizierung und Analyse von Sekundarmetaboliten, die eine krebshemmende Wirkung haben. In Zukunft wird das Thema im marinen Schwerpunkt der Kiel Marine Science (KMS) an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel fortgesetzt.


Diese Newsmeldung wurde erstellt mit Materialien von idw


News der letzten 7 Tage

www.biologie-seite.de 14 Meldungen

Meldung vom 17.05.2019

Echoortung von Fledermäusen - Exzellente Navigation mit wenig Information

LMU-Forscher widerlegen bisherige Annahmen über die Echoortung: Fledermäuse haben deutlich weniger räumlich ...

Meldung vom 17.05.2019

Neues Petersilien-Virus von Braunschweiger Forschern entdeckt space

Neues Petersilien-Virus kommt im Raum Braunschweig und anderen Teilen Deutschlands vor.

Meldung vom 16.05.2019

Bettgenosse gesucht: Wer war der erste Wirt der Bettwanzen

Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter der kooperativen Leitung des TUD Biologen Prof. Klaus Rein ...

Meldung vom 15.05.2019

Schimpansen graben mit Werkzeugen nach Futter

Forschungsteam filmt im Zoo erstmals, wie die Menschenaffen vorgehen, um an vergrabene Leckereien zu kommen.

Meldung vom 15.05.2019

Übersatte Bakterien machen den Menschen krank

SFB 1182-Forschungsteam schlägt in einer neuen Hypothese vor, dass Entzündungskrankheiten durch ein Nahrungs ...

Meldung vom 15.05.2019

Große Fragen zur Rolle mikroskopischen Lebens für unsere Zukunft

Wie Mikroorganismen die dynamische Entwicklung unserer Erde beeinflussen.

Meldung vom 15.05.2019

Wälder tragen weniger zum Klimaschutz bei als vermutet

Eine Studie mit Beteiligung der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL könnte ein Dämp ...

Meldung vom 15.05.2019

Ausgezirpt - Drastischer Biomasseverlust bei Zikaden in Deutschland

In der April- Ausgabe der vom Bundesamt für Naturschutz herausgegebenen Zeitschrift „Natur und Landschaft ...

Meldung vom 14.05.2019

Relaisstation im Gehirn steuert unsere Bewegungen

Die Relaisstation des Gehirns, die Substantia nigra, beherbergt verschiedene Arten von Nervenzellen und ist f ...

Meldung vom 14.05.2019

Archaeopteryx bekommt Gesellschaft

Forscher der Bayerischen Staatssammlung für Paläontologie und Geologie (SNSB-BSPG) sowie der LMU München be ...

Meldung vom 14.05.2019

Geschlechtsreife Aale bauen ihre Knochen ab

Um zu ihren Fortpflanzungsgebieten zu gelangen, schwimmen Europäische Aale mehrere Tausend Kilometer auf die ...

Meldung vom 13.05.2019

Universität Stuttgart benennt neue Bärtierchen-Art: Milnesium inceptum entdeckt

Eine neue Bärtierchen-Art wurde von Dr. Ralph Schill vom Institut für Biomaterialien und biomolekulare Syste ...

Meldung vom 13.05.2019

Anglerinnen und Angler sorgen für Fischartenvielfalt im Baggersee

Forschende des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) haben zusammen mit Fischere ...

Meldung vom 09.05.2019

Wie Stammzellen ein Gehirn korrekter Größe und Zusammensetzung bauen

Im Laufe der Gehirnentwicklung erzeugen Stammzellen unterschiedliche Typen von Neuronen zu unterschiedlichen Z ...


03.05.2019
Eine Frage der Zeit
24.04.2019
Kraftwerk ohne DNA

06.03.2019
Bindung mit Folgen
16.01.2019
Plötzlich gealtert

19.12.2018
Baum der Schrecken
07.11.2018
Plastik im Fisch
28.09.2018
Gestresste Pflanzen

13.08.2018
Wie Vögel lernen

15.06.2018
Primaten in Gefahr
24.05.2018
Störche im Aufwind
10.07.2018
Kenne Deinen Fisch!
10.07.2018
Leben ohne Altern
10.07.2018
Lebensraum Käse
10.07.2018
Domino im Urwald
10.07.2018
Trend-Hobby Imker
10.07.2018
Wie Bienen riechen

Newsletter

Neues aus der Forschung