Niedermolekulare Naturstoffe aus Arthropoden

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)