WSR066-Die unentdeckte Vielfalt der Aktinomyceten: Neue Wege zur Synthese von Wirkstoffen - Interview mit Prof. Dr. Yvonne Mast
Wirkstoffradio (MP3 Feed)
German - June 25, 2023 14:00 - 1 hour - 80.7 MBNatural Sciences Science Homepage Download Apple Podcasts Google Podcasts Overcast Castro Pocket Casts RSS feed
In dieser Episode erklärt Prof. Dr. Yvonne Mast, wie die Aktivierung stiller Synthesegencluster bei Aktinomyceten die Produktion neuer Wirkstoffe reguliert. Außerdem werden die Herausforderungen bei der Pflege der DSMZ-Sammlung erörtert.
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Das Wirkstoffradio ist ein Wissenschaftskommunikationsprojekt aus dem Leibniz-Forschungsinstitut f\u00fcr Molekulare Pharmakologie (FMP) und wird gef\u00f6rdert durch das Leibniz Forschungsnetzwerk Wirkstoffe und Biotechnologie.","poster":"https:\/\/www.wirkstoffradio.de\/podlove\/image\/68747470733a2f2f7777772e7769726b73746f6666726164696f2e64652f77702d636f6e74656e742f75706c6f6164732f323031382f30392f5769726b73746f6666726164696f5f4c6f676f5f6c616e672d3330303078333030305f63726f707065645f626c756542472e706e67\/500\/0\/0\/wirkstoffradio","link":"https:\/\/www.wirkstoffradio.de"},"title":"WSR066 Die unentdeckte Vielfalt der Aktinomyceten: Neue Wege zur Synthese von Wirkstoffen - Interview mit Prof. Dr. Yvonne Mast","subtitle":"In dieser Episode erkl\u00e4rt Prof. Dr. Yvonne Mast, wie die Aktivierung stiller Synthesegencluster bei Aktinomyceten die Produktion neuer Wirkstoffe reguliert. 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In dieser Episode spricht Bernd Rupp mit Prof. Dr. Yvonne Mast, Leiterin der Abteilung Bioressourcen für Bioökonomie und Gesundheitsforschung am Leibniz-Institut DSMZ – Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH in Braunschweig.
Prof. Dr. Yvonne Mast; Quelle: Wirkstoffradio.
Yvonnes Forschung konzentriert sich auf die Kultivierung von Aktinomyceten bzw. Streptomyzeten, einer großen Familie von Organismen, die als Quelle verschiedener Wirkstoffe bekannt sind. Die Gruppe um Yvonne untersucht insbesondere die Regulation sogenannter stiller Synthesegencluster und deren Aktivierung. Yvonne erklärt, dass bei der klassischen Kultivierung dieser Organismen oft nur 10% der aktuell bekannten Synthesegencluster aktiv sind, was auf ein immer noch großes unbekanntes Potential neuer faszinierender Wirkstoffe bei diesen Organismen hinweist.
Durch ihre Arbeiten konnte das Team um Yvonne diese bereits seit langem bekannten Organismen dazu anregen, neue spannende Substanzen zu produzieren. Dadurch rückt diese Gruppe von Organismen wieder stärker in den Fokus der Forschung zu neuen Antibiotika und anderen Substanzen.
(Im Podcast gibt es Kapitelmarken, die den Zwischenüberschriften hier im Text entsprechen, so dass es einfacher ist, bestimmte Teile erneut zu hören. Nicht jede Kapitelmarke hat eine Zwischenüberschrift, manchmal fassen wir mehrere Kapitel zusammen.)
Was sind Aktinomyceten?
Aktinomyceten – Wikipedia Artikel
Review zu SARPS; wissenschaftlicher Artikel (open access): Krause J, Handayani I, Blin K, Kulik A, Mast Y. Disclosing the Potential of the SARP-Type Regulator PapR2 for the Activation of Antibiotic Gene Clusters in Streptomycetes. Front Microbiol. 2020 Feb 18;11:225. doi: 10.3389/fmicb.2020.00225. PMID: 32132989.
PMCID: PMC7040171
Review zu SARPS: wissenschaftlicher Artikel (closed access): An overview on transcriptional regulators in Streptomyces; Alba Romero-Rodríguez, Ivonne Robledo-Casados, Sergio Sánchez, Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Gene Regulatory Mechanisms,
1849(8), 2015. Die Studie befindet sich leider hinter einer Paywall, ist also nur für diejenigen zugänglich, die ein Abo der entsprechenden Fachzeitschrift haben. Daher werden wir nicht direkt auf den Artikel verlinken, sondern stellen euch den „Digital Object Identifier (DOI)“ zur Verfügung: 10.1016/j.bbagrm.2015.06.007
Agarplatte – DocCheck Flexikon
Geosmin – Wikipedia Artikel
Streptomyces – Wikipedia Artikel
Unterschiedliche Aktinomyceten auf Agarplatten; Quelle: Wirkstoffradio.
Aufgaben der Aktinomyceten
Kompostierung – Wikipedia Artikel
sessil – Spektrum der Wissenschaft
wissenschaftlicher Artikel (closed access): Barka EA, et al. Microbiol Mol Biol Rev. 2015. Taxonomy, Physiology, and Natural Products of Actinobacteria. Microbiol Mol Biol Rev 80:1-43. Die Studie befindet sich leider hinter einer Paywall, ist also nur für diejenigen zugänglich, die ein Abo der entsprechenden Fachzeitschrift haben. Daher werden wir nicht direkt auf den Artikel verlinken, sondern stellen euch den „Digital Object Identifier (DOI)“ zur Verfügung: doi: 10.1128/MMBR.00019-15.
Exoenzym – Wikipedia Artikel
Cellulasen – Wikipedia Artikel
Chitotriosidase oder Chitinase – Wikipedia Artikel
Cellulose – Wikipedia Artikel
Chitin – Wikipedia Artikel
Einteilung der Aktinomyceten
Frankiaceae – Lexikon der Biologie
Mykobakterien – Wikipedia Artikel
Mycobacterium tuberculosis – Wikipedia Artikel
Corynebacterium – Wikipedia Artikel
Corynebacterium diphtheriae – Wikipedia Artikel
Verwendung der Aktinomyceten
Lipasen – Wikipedia Artikel
Proteinase – DocCheck Flexikon
Sekundärmetaboliten – Wikipedia Artikel
Antivirale Substanzen – Wikipedia Artikel
Immunsuppressiva – Wikipedia Artikel
Zytotoxizität – Wikipedia Artikel
Was ist ein Sekundärmetabolit
Primärstoffwechsel – DocCheck Flexikon
Glykolyse – Wikipedia Artikel
Citratzyklus – Wikipedia Artikel
Glucose – Wikipedia Artikel
Sekundaerstoffwechsel – Lexikon der Biologie
Carotinoide – Wikipedia Artikel
Pigmente – Wikipedia Artikel
Toxin – Wikipedia Artikel
Γ-Butyrolacton – Wikipedia Artikel
Struktur von gamma-Butyrolacton; Quelle: Chem Sim 2001, Public domain, via Wikimedia Commons.
Beispiele für Antibiotika aus Aktinomyceten
Penicillium notatum – Wikipedia Artikel
Selman Abraham Waksman – Wikipedia Artikel
Actinomycin – Wikipedia Artikel
Streptomyces antibioticus – Wikipedia Artikel (englisch)
Streptomycin – Wikipedia Artikel
Vancomycin – Wikipedia Artikel
Teicoplanin – Wikipedia Artikel
Erythromycin – Wikipedia Artikel
Tetracyclin – Wikipedia Artikel
Rechnerische Wirkstoffkapazität
Streptomyces coelicolor – Wikipedia Artikel
Gen-Cluster – Wikipedia Artikel
Bioinformatik – Wikipedia Artikel
Actinorhodin – Wikipedia Artikel (englisch)
Undecylprodigiosin – Wikipedia Artikel (englisch)
Gezielter Start einer Antibiotika-Biosynthese
Aufreinigung – Wikipedia Artikel
Strukturaufklärung (Charakterisierung) – Wikipedia Artikel
Platten zur Kontrolle, ob der SARP-Regulator funktioniert. Die dreieckigen Bereiche sind jeweils Streptomyces coelicolor, der flächig angewachsen ist. S. coelicolor produziert zwei prominente pigmentierte Substanzen (Actinorhodin (Act) = blau und Undecylprodigiosin (Red) = rot). Die weiße Kultur ist eine S. colicolor-Mutante, in der die SARP-Regulatorgene für die beiden Biosynthesen deletiert sind. Es kann kein Act und Red gebildet werden. Die roten Bereiche sind die S. colicolor-Mutante, in der das SARP-Regulatorgen papR2 exprimiert wird. Dies führt zur biosyntheseweg-spezifischen Aktivierung der Red-Biosynthese (= SARP-Aktivierung funktioniert).
SARP – Für die Regulation der Biosynthese
Looking for new antibiotics – Pressemitteilung der DSMZ zu SARPs (englisch)
Polyketide – Wikipedia Artikel
Nichtribosomales Peptid – Wikipedia Artikel
Β-Lactam-Antibiotika – Wikipedia Artikel
Grundstruktur der Penicilline;das R steht für Rest. An dieser Stelle kann die Struktur variiert werden, um zum Beispiel die Selektivität für bestimmte Bakterien zu erhöhen; Quelle: Yikrazuul, Public domain, via Wikimedia Commons
Struktur eines SARP
Uncovering the hidden biosynthetic potential of actinomycetes by SARP activation for drug discovery – Pressemittelung der DSMZ zu SARPs (englisch)
Wie funktioniert eine genetische Steuerung?
Strukturgen – Wikipedia Artikel
Regulatorgen – Wikipedia Artikel
Resistenzgen – Wikipedia Artikel
Β-Lactamasen – Wikipedia Artikel
Exkurs Cephalosporin-Biosythese
Streptomyces clavuligerus – Wikipedia Artikel
Cephalosporine – Wikipedia Artikel
Clavulansäure – Wikipedia Artikel
Struktur der Clavulansäure; Quelle: Mysid, Public domain, via Wikimedia Commons
Promotoren
Promotor (Genetik) – Wikipedia Artikel
RNA-Polymerasen – Wikipedia Artikel
Transkription (Biologie) – Wikipedia Artikel
Operon – Wikipedia Artikel
Anwendung im Labor
Plasmid – Wikipedia Artikel
wissenschaftlicher Artikel (open access) zu OSMAC (one strain many compounds): Romano S, Jackson S, Patry S, Dobson A. Extending the Strain Many Compounds”(OSMAC) Principle to Marine Microorganisms. Marine Drugs 2018;16(7):244. doi: 10.3390/md16070244
wissenschaftlicher Artikel (open access) zu OSMAC und Cokultivierung: van Bergeijk DA, Terlouw BR, Medema MH, van Wezel GP. Ecology and genomics of Actinobacteria: new concepts for natural product discovery. Nature Reviews Microbiology 2020;18(10):546–558. doi: 10.1038/s41579-020-0379-y
Seltene Erden – Wikipedia Artikel
Repressor – Wikipedia Artikel
Transfer-Organismus
Escherichia_coli (eColi) – Wikipedia Artikel
Wie viele SARPS gibt es?
Proteindomäne – Wikipedia Artikel
ATPasen – Wikipedia Artikel
Weitere spannende Sekundärmetaboliten
Genetic Engineering – Wikipedia Artikel (englisch)
Genome Mining – Wikipedia Artikel (englisch)
Phosphonate – Wikipedia Artikel
Einfache Metaboliten wie Phenylglycin
Nichtproteinogene Aminosäuren – Wikipedia Artikel
Α-Phenylglycin – Wikipedia Artikel
Pristinamycin – Wikipedia Artikel
Katalyse – Wikipedia Artikel
Struktur von Phenylglycine; Quelle: Jü, Public domain, via Wikimedia Commons.
Der Weg zur Fermentation
Fermentation – Wikipedia Artikel
Aminotransferasen – Wikipedia Artikel
Entdeckung der Pristinamycin Gencluster
Pristinamycine – Wikipedia Artikel
Pristinamycin – ein natürliches Kombi-Präparat
Bakteriostatisch – DocCheck Flexikon
Bakteriostatikum – Wikipedia Artikel
Bakterizid – Wikipedia Artikel
SARPS als Schalter
Streptomyces lividans – microbewiki
Undecylprodigiosin – Wikipedia Artikel
Struktur von Undecylprodigiosin; Quelle: Ed (Edgar181), Public domain, via Wikimedia Commons
Wie werden SARPS reguliert?
TetR – Wikipedia Artikel
Repressor – Wikipedia Artikel
Signalkaskade – DocCheck Flexikon
Aufnahme neuer Species in die Sammlung
Internationales Journal für systematische und evolutionäre Mikrobiologie (IJSEM) – Wikipedia Artikel
IJSEM – Homepage
Taxonomie – Wikipedia Artikel
Pflanzenvirus – Wikipedia Artikel
Zellkultur – Wikipedia Artikel
Anaerobie – Wikipedia Artikel
Informationen zur Aufnahme in die Sammlung
Phylogenese – Wikipedia Artikel
Was ist eine 16S Analyse?
16S ribosomal RNA – Wikipedia Artikel (englisch)
Ausschluss gefährlicher Mikroorganismen
Pathogenität – Wikipedia Artikel
Biologische Schutzstufe – Wikipedia Artikel
Biologische Risikogruppe 2 – Wikipedia Artikel
Biologische Schutzstufe 2 – Wikipedia Artikel
Yersinia – Wikipedia Artikel
Bordetellen – Wikipedia Artikel
Die Sammlung: Konservierung, Anzucht und Verteilung
Kryokonservierung – Wikipedia Artikel
Gefriertrocknung – Wikipedia Artikel
Gefriertrocknung am DSMZ, Yvonne erklärt, wie Kulturen konserviert werden; Quelle: Wirkstoffradio.
Die Strukturierung der Sammlung
Sammlung der DSMZ – Homepage
Pilze – Wikipedia Artikel
Hefen – Wikipedia Artikel
Bakteriophagen – Wikipedia Artikel
Vorbereitung von Probenröhrchen im Labor; Quelle: Wirkstoffradio.
Weitere Abteilungen der DSMZ
Mikroorganimen – Homepage
Humane Zelllinien – Homepage
Yvonne und die Aktinomyceten
Interfakultäres Institut für Mikrobiologie und Infektionsmedizin – Homepage
Mikrobiologie/Biotechnologie; Prof. Dr. Wolfgang Wohlleben (Emeritus-Arbeitsgruppe) – Homepage
Yvonnes Studium
Fachbereich Biologie – Universität Tübingen
Wechsel nach Braunschweig ans DSMZ
TU-Braunschweig – Homepage
Science Campus Braunschweig-Süd – Homepage
Yvonne am robotischen Lagerautomaten des DSMZ; Quelle: Wirkstoffradio.
Yvonnes Lieblingsmolekül
Pristinamycin – Wikipedia Artikel
Streptogramine – Wikipedia Artikel
Struktur von Pristinamycin IA; Quelle: Edgar181, Public domain, via Wikimedia Commons
Wir bedanken uns ganz herzlich bei Prof. Dr. Yvonne Mast für die Zeit und ihre Erläuterungen zu ihrem Forschungsgebiet.
Wir freuen uns immer über Feedback: per Mail unter [email protected], in den Kommentaren unter den einzelnen Episoden, über Twitter @wirkstoffradio, bei Mastodon unter @[email protected] oder auch als Bewertung bei iTunes/Apple-Podcasts oder panoptikum.social.
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