Identifizierung und Charakterisierung von RiPPs aus Pilzen

Auf der Suche nach neuartigen Wirkstoffen aus dem Reich der Pilze Wien. Ein junges Forschungsteam der TU Wien stellt sich der Herausforderung, eine wenig bekannte Stoffklasse aus Pilzen zu untersuchen und neuen Substanzen zu entdecken. Die sogenannten RiPPs sind eine Reihe von natürlichen Wirkstoffen mit unterschiedlichen Wirkungen. So gehört etwa das Gift des Knollenblätterpilzes zu den RiPPs. Es gibt aber auch RiPPs mit positiven Eigenschaften, beispielsweise verschiedene Antibiotika. In dem Projekt sollen neue RiPPs entdeckt und beschrieben werden und so die Grundlage für neue Pharmazeutika geschaffen werden. Wirkstoffe aus Pilzen haben eine lange Tradition als natürliche und effektive Medikamente. Das bekannteste ist wohl Penicillin. Diese Wirkstoffe können entsprechend ihrer chemischen Grundstruktur in verschiedene Gruppen unterteilt werden. Eine in Pilzen noch wenig bekannte und erforschte Gruppe dieser Wirkstoffe sind die sogenannten RiPPs (engl. ribosomally synthesized and post-translationally modified peptides). RiPPs sind Peptide, also verknüpfte Aminosäuren, die in den Zellen der Pilze modifiziert werden, um so eine verbesserte Stabilität und Wirkweise zu erhalten. Pilze produzieren diese RiPPs von Haus aus, um sich zum Beispiel vor Fraßfeinden zu schützen oder sich gegenüber anderen Pilzen und Bakterien durchzusetzen. Vor allem die antibakterielle Wirkung ist ein lohnender Anreiz neue RiPPs zu erforschen und zu entdecken. In dem neu gestarteten Projekt arbeiten ein Bioinformatiker, ein Molekularbiologe und eine chemische Analytikerin eng zusammen. Zunächst werden in verschiedenen Pilzen nach Genen gesucht, die für RiPPs zuständig sein könnten. Durch gezielte molekularbiologische Eingriffe können diese Gene aktiviert werden und die danach nach den RiPPs gesucht werden. Das Team verspricht sich nicht nur die Entdeckung neuer RiPPs sondern auch die Entwicklung neuer molekularbiologische und analytischer Methoden, die anderen Forschungsgruppen auf der Suche nach RiPPs zu Gute kommen können. Kontakt: Dr. Christian Derntl, christian.derntl@tuwien.ac.at

Der Sekundär-Stoffwechsel von Pilzen ist eine weitgehend unerschlossene Ressource für die Entdeckung neuer Stoffe. Diese so genannten Sekundär-Metabolite lassen sich anhand ihrer chemischen Struktur in verschiedene Klassen einteilen. Eine bislang relativ wenig erforschte Klasse sind die sogenannten RiPPs (ribosomal synthetisierte und posttranslational modifizierte Peptide). Dabei handelt es sich um kurze Peptide, die häufig stark chemisch modifiziert werden und dadurch einzigartige und potenziell nützliche Verbindungen entstehen. Bereits vor Beginn dieses Projekts entwickelten wir ein neuartiges Tool zur Vorhersage von RiPPs aus Genomsequenzen. Ziel dieses Projekts war es, die für die RiPP-Produktion verantwortlichen Gene zu aktivieren und neue Verbindungen zu identifizieren. Dies war ein risikoreicher Ansatz mit ungewissem Ausgang. In diesem Fall zahlte sich das Risiko nicht aus, da wir keine neuen RiPPs entdecken konnten. Deshalb erweiterten wir unseren Ansatz und aktivierten Gene, die an der Produktion anderer Sekundär-Metabolite n im Pilz Trichoderma reesei beteiligt sind. Dies führte zu einem spannenden Durchbruch: der Entdeckung einer völlig neuen Verbindung, Ilicicolin K - ein Polyketid mit stark antifungaler Wirkung. Ilicicolin K bietet potenzielle Anwendungsmöglichkeiten in der Medizin sowie in der Landwirtschaft. Außerdem stellten wir fest, dass mehrere bereits bekannte Verbindungen alle aus einem einzigen biosynthetischen Gencluster (BGC) stammen. Dadurch konnten wir ihre biosynthetischen Wege zu einem größeren, vernetzten Biosynthesenetzwerk zusammenführen.