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Niedermolekulare Naturstoffe aus Arthropoden

Small Molecules from Arthropods

Günther Raspotnig (ORCID: 0000-0002-6947-9406)
  • Grant-DOI 10.55776/P33840
  • Förderprogramm Einzelprojekte
  • Status beendet
  • Projektbeginn 01.09.2021
  • Projektende 30.09.2025
  • Bewilligungssumme 399.947 €
  • Projekt-Website

Wissenschaftsdisziplinen

Biologie (60%); Chemie (20%); Medizinisch-theoretische Wissenschaften, Pharmazie (20%)

Keywords

    Soil Arthropoda, Bioactive Compounds, Small Molecules, Rule Of Five, Exocrine Glands

Abstract

1) Wissenschaftlicher Hintergrund: Gliederfüßer sind Chemiker par excellence: die meisten Arten besitzen exokrine (also nach außen mündende) Drüsen, in denen sie schützende bzw. abschreckende Komponenten gegen diverse Mikroorganismen und Räuber produzieren. Solche Sekrete umfassen eine unglaubliche Vielfalt kleiner fettlöslicher Moleküle, die eine reiche, aber noch größtenteils unerschlossene Quelle für bioaktive Komponenten darstellen. Gerade im Boden der einen feuchten, schmutzigen Lebensraum voll mit Mikroorganismen darstellt existiert eine große Anzahl chemisch-gerüsteter Gliederfüßer, die im Wesentlichen den Gruppen der Hornmilben, Weberknechten, Springschwänzen und Tausendfüßern angehören. Gerade diese Gruppen sind stammesgeschichtlich uralt und haben eine mehrere 100 Millionen Jahre andauernde Evolution hinter sich und dabei hatten sie sprichwörtlich ausreichend Zeit, ihr chemisches Arsenal gegen Bakterien, Pilze und Räuber zu perfektionieren. Christopher Lipinski hat in den 90er-Jahren ein Konzept erstellt, das die Eignung eines Moleküls als Wirkstoff voraussagt (drug-likeliness, rule of five). Interessanterweise sind es demnach kleine, flüchtige, fettlösliche Moleküle, die die strukturellen Anforderungen an biologische Wirkstoffe (wie z.B. Therapeutika) am besten erfüllen. Die flüchtigen, kleinen, fettlöslichen Moleküle von Gliederfüßern im Boden fallen exakt in diese Kategorie. 2) Hypothesen & Ziele: Obwohl es nur wenige Studien zu bioaktiven Komponenten aus bodenlebenden Gliederfüßern gibt, konnten bislang schon außergewöhnliche und aus keiner anderen Quelle bekannte biologische Wirkstoffe gefunden werden. Unsere Hypothese lautet, dass bodenlebende Gliederfüßer die ja ein besonders umfangreiches Drüsen-Inventar besitzen - eine reiche Ressource für neuartige biologische Wirkstoffe darstellen. Ziel dieses Projekts ist es: i) auf Basis des Vorhandenseins bestimmter exokriner Drüsen vielversprechende Arten von bodenlebenden Gliederfüßern zu erkennen und deren Sekrete zu untersuchen, inklusive der vollständigen chemischen Aufklärung aller Sekretkomponenten; ii) relevante Sekretkomponenten in Biotests auf ihre biologische Wirksamkeit zu überprüfen. 3) Wissenschaftliches Neuland: Das hier vorgestellte Projekt soll erstmals ein repräsentatives Bild zur Bioaktivität von Molekülen aus exokrinen Sekreten von bodenlebenden Gliederfüßern, einer bislang unerforschten Quelle für bioaktive Komponenten, aufzeigen. 4) Methoden: i) Aufsammlung ausgesuchter Arten aller großen Gruppen von bodenlebenden Gliederfüßern in Österreich und umliegenden Ländern, insbesondere am Balkan. Diese Aufsammlungen werden durch ein einzigartiges Netzwerk an Spezialisten für die einzelnen Bodentiergruppen ermöglicht. ii) Extraktion und chemische Analyse der Sekrete mit modernen massenspektrometrischen und kernresonanzspektroskopischen Methoden. iii) Bestimmung der Bioaktivität der gefundenen Komponenten gegen unterschiedliche Mikroorganismen wie auch Untersuchungen von zellulären Antworten in Zellkulturen. 5) Beteiligte Wissenschaftler: Günther Raspotnig (Zoologie, Chemische Ökologie), Hans-Jörg Leis (Chemie, Medizin, Pharmakologie), Slobodan Makarov (Chemische Ökologie, Bioaktivitäts-Studien)

Forschungsstätte(n)
  • Universität Graz - 100%
Nationale Projektbeteiligte
  • Günter Fauler, assoziierte:r Forschungspartner:in
  • Hans Jörg Leis, assoziierte:r Forschungspartner:in
  • Olaf Kunert, Universität Graz , nationale:r Kooperationspartner:in
Internationale Projektbeteiligte
  • Maja Ignjatov, Institute of Field and Vegetable Crops - Serbien
  • Bojan Ilic, University of Belgrade - Serbien
  • Dragan Antic, University of Belgrade - Serbien
  • Luka Lucic, University of Belgrade - Serbien
  • Slobodan E. Makarov, University of Belgrade - Serbien
  • Sofija Pavkovic Lucic, University of Belgrade - Serbien
  • Niko Radulovic, University of Nis - Serbien
  • Ivo Karaman, University of Novi Sad - Serbien
  • Maja Karaman, University of Novi Sad - Serbien

Research Output

  • 3 Zitationen
  • 3 Publikationen
Publikationen
  • 2025
    Titel Scenting Ketones in the Defense Glands of Two Julids From the Caucasus (Arthropoda, Myriapoda, Diplopoda, Julida)
    DOI 10.1007/s10886-025-01603-4
    Typ Journal Article
    Autor Makarov S
    Journal Journal of Chemical Ecology
    Seiten 50
    Link Publikation
  • 2024
    Titel Simple protocol for combined extraction of exocrine secretions and RNA in small arthropods
    DOI 10.1093/biomethods/bpae054
    Typ Journal Article
    Autor Fröhlich D
    Journal Biology Methods and Protocols
    Link Publikation
  • 2023
    Titel After chemo-metamorphosis: p-menthane monoterpenoids characterize the oil gland secretion of adults of the oribatid mite, Nothrus palustris
    DOI 10.1007/s00049-023-00386-y
    Typ Journal Article
    Autor Raspotnig G
    Journal Chemoecology
    Seiten 71-82
    Link Publikation

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