Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

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Chemiker entwickeln Verfahren zur Herstellung von Naturstoffen

Nummer 031/2017 vom 07. März 2017
Egal ob für Kosmetik oder als Wirkstoff in der Medizin: Pflanzliche Inhaltsstoffe sind für den Menschen wichtig. Viele dieser Substanzen lassen sich aber nur aufwendig künstlich herstellen. Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung von Chemikern der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) hat jetzt ein Verfahren entwickelt, mit dem sich eine bestimmte Gruppe dieser Naturstoffe sehr einfach produzieren lässt. Ihre Ergebnisse wurden vor kurzem in der internationalen Fachzeitschrift "Nature Communications" veröffentlicht.

Schon lange kennen Menschen die gesundheitsfördernde Wirkung von einzelnen Naturstoffen. Dazu gehört zum Beispiel die Maslinsäure, die in Oliven gebildet wird und zur Klasse der Triterpene gehört. "Man nimmt an, dass diese Verbindungen ursprünglichen von Pflanzen erfunden wurden, um sich gegen Schädlinge und dergleichen zu wehren", sagt Prof. Dr. René Csuk vom Institut für Chemie der MLU. Aber auch für den Menschen haben sie viele positive Eigenschaften, einige Triterpene sind zum Beispiel erfolgversprechende Kandidaten für Krebsmedikamente oder natürliche Pflanzenschutzmittel.

Bisher war die Forschung an und mit Triterpenen sehr mühsam: "Das Problem ist, dass diese Substanzen in den Pflanzen nur in geringer Konzentration vorkommen", so Csuk. Forscher benötigen aber große Mengen, um einen Stoff genauer zu erforschen. Im Falle der Maslinsäure müssten etwa kiloweise Oliven verarbeitet werden, um ausreichend Material für verschiedene Experimente zu erhalten.

Wie die Stoffe im Pflanzeninneren entstehen, war bislang weitestgehend unbekannt und unerforscht. Deshalb untersuchten die Chemiker um René Csuk und seine Kollegen aus Belgien über 400 Enzyme aus mehr als 200 verschiedenen Pflanzen. Erfolgversprechende Kandidaten wurden dann in Hefe-Kulturen eingeschleust, wo sie ihre Stoffwechselprodukte, zum Beispiel Triterpene, in großen Mengen produzieren können. Dabei fanden die Forscher heraus, dass Enzyme der Familie CYP716 eine maßgebliche Rolle bei der Produktion von Triterpenen spielen. Sie konnten insgesamt zehn Reaktionen beschreiben, bei denen verschiedene Triterpene, wie die Maslinsäure der Oliven, entstehen.

"Diese Ergebnisse bereichern nachhaltig unser Wissen über die Entstehung dieser wichtigen Substanzklasse", so Csuk, dessen Arbeitsgruppe seit über zehn Jahren auf diesem Gebiet forscht. Die Arbeit unterstreiche auch das große Potential der CYP716-Enzyme, die eine wichtige Quelle für die große Vielfalt der Triterpene sind. Gleichzeitig erweitern die Ergebnisse die Möglichkeiten für Chemiker und Biologen, die Stoffe nachhaltig und damit auch in großen Mengen für die Forschung herzustellen.

Publikation:
Miettinen, K. et al. The ancient CYP716 family is a major contributor to the diversification of eudicot triterpenoid biosynthesis. Nat. Commun. 8, 14153 doi: 10.1038/ncomms14153 (2017).

 

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