In enger Zusammenarbeit haben Forschende des Leibniz-Instituts DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen und des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung zwei bislang unbekannte Naturstoffe entdeckt. Die Substanzen Lavasamycin A und B werden von dem Bakterium Streptomyces barkulensis subsp. lavasanensis, das aus einer Bodenprobe aus Lavasan im Iran isoliert und an der DSMZ als neue Unterart charakterisiert wurde, gebildet. Die Ergebnisse publizierten die Wissensschaffenden im renommierten Fachjournal Journal of Natural Products.
Neue Bakterienstämme als Quelle für Antibiotika
Bakterien der Gattung Streptomyces produzieren eine enorme Vielfalt natürlicher Substanzen, darunter auch Antibiotika. Phylogenetisch eng verwandte Bakterienstämme bilden häufig ähnliche Sekundärmetabolite. Für die Suche nach neuen Naturstoffen ist es daher sinnvoll, auch Stämme zu untersuchen, die sich in ihrer genetischen Verwandtschaft von bereits bekannten Produzenten unterscheiden. Die Bioressourcensammlung der DSMZ bietet hierfür eine herausragende Grundlage: Sie bewahrt charakterisierte Mikroorganismen, deren Potenzial zur Bildung von Naturstoffen wie Antibiotika noch nicht umfassend untersucht wurde.
Zwei neue Lavasamycine entdeckt
Aus dem neu charakterisierten Stamm Streptomyces barkulensis subsp. lavasanensis isolierten die Forschenden der DSMZ zwei bislang unbekannte Naturstoffe: Lavasamycin A und B. Beide gehören zu den Anthrachinon-Derivaten und tragen einen ungewöhnlichen Zuckerbaustein. Lavasamycin B weist zusätzlich eine seltene chemische Struktur auf, eine sogenannte Butenolid-Einheit. In Labortests hemmte Lavasamycin A das Wachstum des grampositiven Bakteriums Bacillus subtilis, während für Lavasamycin B wurde keine solche Wirkung festgestellt wurde. Die strukturellen Besonderheiten und die unterschiedlichen biologischen Aktivitäten machen die beiden Lavasamycine zu interessanten Vertretern mikrobieller Naturstoffe und liefern Ansatzpunkte für weiterführende Untersuchungen ihrer Biosynthese und Eigenschaften.
Charakterisierung des Biosynthese-Genclusters
Neben der chemischen Analyse untersuchte das Team die genetischen Grundlagen der Lavasamycin-Produktion. Die Forschenden bestätigten experimentell das für die Biosynthese verantwortliche Gencluster (Typ-II-Polyketidsynthase-Cluster) und wiesen nach, dass ein Repressor die Produktion der Substanzen hemmt. Wird dieser Regulator inaktiviert, steigt die Produktion der Lavasamycine deutlich an. Die Ergebnisse liefern Einblicke in die regulatorischen Mechanismen der Lavasamycin-Biosynthese und zeigen, wie sich die Produktionsleistung durch gezielte genetische Eingriffe beeinflussen lässt.
Kooperation für die Wirkstoffforschung
„Die Kombination aus taxonomischer Charakterisierung, Naturstoffchemie und gezielten genetischen Untersuchungen ermöglicht es uns, neue Naturstoffe wie Antibiotika zu entdecken und ihre Biosynthese besser zu verstehen. Unsere Studie unterstreicht zugleich das Potenzial bislang wenig untersuchter Streptomyces-Stämme für die Naturstoffforschung“, fasst Prof. Dr. Yvonne Mast, interimsweise Wissenschaftliche Direktorin des Leibniz-Instituts DSMZ und Leiterin der Abteilung Bioressourcen für Bioökonomie und Gesundheitsforschung zusammen.
Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH
Originalpublikation:
Gomez Escribano, J.P., Girish, S., Tarazona, U., Harms, K., Kohdamoradi, S., Ech, C., Bock, S., Hossain, S., Wink, J., Nouioui, I., Mast, Y., Surup F. (2026) Lavasamycins, Glycosylated Dihydroxyanthraquinones from Streptomyces barkulensis subsp. lavasanensis subsp. nov. Journal of Natural Products. https://doi.org/10.1021/acs.jnatprod.6c00845
