Es ist ein neues Werkzeug für die Biotechnologie, das Forschungsteams der Universität Leipzig und der TU Dresden zufällig entdeckt haben: Bei Studien des Cyanobakteriums Scytonema hofmanni stießen sie auf ein Enzym mit einer bislang unbekannten Fähigkeit. Das Enzym namens Furanolid-Synthase beherrscht es, bestimmte Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen zu erzeugen. Über ihre Entdeckungen berichten die Forschenden im Fachjournal „Nature Chemical Biology“.

Enzyme als natürliche Katalysatoren

Enzyme sind die Katalysatoren der Natur. Sie ermöglichen es Zellen, bei normalen Temperaturen und Drücken chemische Reaktionen durchzuführen, die mit der klassischen Chemie oftmals nur unter speziellen Bedingungen möglich sind. Andere Moleküle, die von Enzymen erzeugt werden, sind so komplex, dass es mittels chemischer Synthese bis heute nicht gelungen ist, sie nachzubilden. Aus dieser Situation ist das Feld der Biotechnologie entstanden, die sich Zellen, Mikroorganismen und deren Enzyme zu Nutze macht, um bestimmte chemische Verbindungen herzustellen.

Neues Verfahren der Synthetischen Biologie

Die nun entdeckte Furanolid-Synthase ist in der Natur daran beteiligt, Cyanobacterin herzustellen. Für Organismen, die Photosynthese betreiben, ist dieses Molekül hochgiftig. Eigentlich war das Forschungsteam um Tobias Gulder und Tanja Gulder daran interessiert herauszufinden, wie Cyanobakterien dieses Molekül erzeugen. Dazu hatten die Fachleute zunächst mit einem neuem Verfahren der Synthetischen Biologie namens DiPaC die Gene des kompletten Biosynthesewegs in das Labor-Bakterium Escherichia coli übertragen. Anschließend analysierten die Forschenden alle am Syntheseweg beteiligten Enzyme und stießen so auf die Furanolid-Synthase mit ihrer besonderen Begabung.

Mögliche Anwendungen in Medizin und Landwirtschaft

„Mit den Furanolid-Synthasen haben wir ein molekulares Werkzeug erhalten, welches es uns erlaubt, zukünftig umweltfreundlichere Methoden für die Herstellung von Wirkstoffen zu entwickeln und damit unseren Beitrag für eine nachhaltigere Chemie zu leisten“, erklärt Tanja Gulder. Mögliche Anwendungen lägen in der Medizin und in der Landwirtschaft. Die Forschenden wollen derweil in anderen Mikroorganismen nach weiteren Vertretern der neuen Enzymklasse suchen und zudem einen biotechnologischen Herstellungsprozess für die Furanolid-Synthase entwickeln.

bl