Peptide maßzuschneidern ist ein erklärtes Ziel vieler Forscher. Dabei eifern Wissenschaftler der Natur nach, in der Mikroorganismen die winzigen Eiweißmoleküle wie am Fließband zusammenbauen können. Eine wichtige Etappe bei der Peptidsynthese hatten Forscher der Frankfurter Goethe-Universität bereits im vergangenen Jahr gemeistert. Nun haben die Biotechnologen um Helge Bode ihre neue Methode weiterentwickelt und so den Biosyntheseprozess noch einmal deutlich verbessert.

Naturstoffe wie Antibiotika sind Stoffwechselprodukte von Mikroorganismen. Bei ihrer Entstehung in der Zelle spielen bestimmte Enzyme, die nicht-ribosomalen Peptid-Synthetasen (NRPS), eine entscheidende Rolle. Sie sorgen mit dem regelmäßigen Einbau von Aminosäuren für die Fließbandproduktion der Peptide. Die NRPS-Enzyme einfach und effizient zu modifizieren oder neu zusammenzubauen, so dass Mikroben viele neuartige Peptide produzieren, war bisher nicht möglich.

Mit veränderten Enzymen zu neuen Naturstoffen

Das ist dem Frankfurter Team nun gelungen, indem sie diese Enzyme so veränderten, dass völlig neue Naturstoffe entstehen können. Mit der neuen Methode könnten nun auch Peptidbibliotheken einfacher als bisher erzeugt werden, berichten die Forscher im Fachjournal „Nature Chemistry“. „Wir nutzen Fragmente natürlicher NRPS-Systeme aus Bakterien als Bausteine, die wir über von uns identifizierte Schnittstellen neu zusammenfügen“, erläutern Andreas Tietze und Janik Kranz.

Naturstoffausbeute erhöht 

Den Biosyntheseweg haben die Forscher so verbessert, dass nun selbst Anfänger nach kurzer Einarbeitung neue Peptide herstellen können. Auch die Naturstoffausbeute konnten sie damit erhöhen. Der Studie zufolge ist die durch Biosynthese erreichte Peptidausbeute vergleichbar mit dem, was die Natur an Naturstoffen produziert. Die Arbeiten wurden durch die Landesexzellenzinitiative LOEWE im Rahmen des Projektes MegaSyn finanziell mit unterstützt.

Als nächstes wollen die Frankfurter Wissenschaftler die ersten klinisch relevanten Wirkstoffe mit dem optimierten Verfahren modifizieren und biotechnologisch herstellen. 

bb