Am Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena ist ein wichtiger Baustein für die biotechnologische Herstellung von Krebsmitteln gefunden worden. Dabei handelt es sich um ein Enzym, das die Bildung von Iridoiden antreibt. Der Fund ist für die Krebsmittel-Entwicklung von Bedeutung; anhand des Enzyms lassen sich gezielt Iridoide und davon abgeleitete Krebsmittel biotechnologisch herstellen. So jedenfalls die Hoffnung des Forschungsteams aus Jena, das zusammen mit Kollegen der Universität aus Georgia/USA dem Enzym auf die Spur gekommen ist.

Iridoide: Kennen wir alle

Zu den Pflanzenarten, die Iridoide bilden und eine Genkopie der Cyclase besitzen, zählen unter anderem (obere Reihe von links nach rechts) die Brechwurzel Carapichea ipecacuanha, der Chinarindenbaum Cinchona pubescens, die Goldtrompete Allamanda cathartica, der Blauglockenbaum Paulownia tomentosa, (unten von links nach rechts) der Carolina-Jasmin (Gelsemium sempervirens), die Rosafarbene Catharanthe Catharanthus roseus, die Brechnuss Strychnos nux-vomica und Schlangenwurz Rauvolfia tetraphylla.Bildrechte: Eva Rothe und Maite Colinas

Aber was sind eigentlich Iridoide? Sie zählen zu den Terpenen. Das sind verschiedene Stoffe in Pflanzen, die deren Überleben sichern – die bekanntesten unter ihnen tun dies, indem sie zum Beispiel Bestäuber-Insekten anlocken. Iridoide higegen sind die Bitterstoffe in Pflanzen, die sie vor Fressfeinden schützen, oder Bakterien und Pilzen. Außerdem kommen sie in Nahrungsmitteln, wie zum Beispiel in Oliven oder Blaubeeren, vor. Iridoiden wird außerdem eine entzündungshemmende Wirkung zugeschrieben. In der Krebsmittel-Forschung sind Iridoide Vorläufer für medizinisch wichtige Verbindungen, zum Beispiel für das Krebsmedikament Vinblastin. Allerdings war bisher unklar, wie genau die Grundstruktur der Iridoide entsteht und was den Bildungsprozess anstößt.

Die Suche nach dem Enzym

Bildrechte: Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie

Sarah O’Connor leitet die Abteilung Naturstoffbiosynthese am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena und forscht seit 15 Jahren an diesem Biosynthese-Weg. Ihr zufolge war zwar lange bekannt, dass Enzyme das Iridoidgerüst bilden können. Bislang vermutete man aber, dass die entscheidende Cyclisierungsreaktion spontan ablaufen könnte – ohne Hilfe eines zusätzlichen  Enzyms. Experimente u. a. an Katzenminze hatten dann aber gezeigt, dass sehr wohl ein weiteres Enzym den Iridoiden-Bildungs-Prozess anstößt. Nur welches? Dazu hätten hunderte potenzielle Enzymklassen getestet müssen, also eine Art Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Hier kam dann ein Datensatz der Universität Georgia in den USA ins Spiel, der die potenziellen Enzym-Kandidaten stark eingrenzte und nach mehreren weiteren Schritten zu einem Enzym führte, das die Biosynthee der Iridoide anstößt.

Für die Krebsmittel-Entwicklung ein bedeutender Fund: Das Enzym ebnet den Weg für die biotechnologische Produktion von Nepetalactol und den daraus abgeleiteten Krebswirkstoffen Vinblastin und Vincristin in Hefepilzen oder anderen Pflanzenarten.

Der Duftstoff in der Katzenminze brachte die die Forscher auf die richtige SpurBildrechte: MDR/Brigitte Goss

Links/Studien

Nature Plants: "Discovery of iridoid cyclase completes the iridoid pathway in asterids." Die Studie finden Sie hier

lfw/idw/mpi

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