OMIKS-Ansatz für die Analyse von Naturstoffen aus Streptomyces

Naturstoffe stellen eine große Familie von verschiedenen chemischen Substanzen mit vielseitigen biologischen Aktivitäten dar, die in der Biotechnologie, Landwirtschaft und Medizin Verwendung finden. Etwa 50% aller Medikamente wie Antibiotika oder Siderophore stammen strukturell von Naturstoffen ab. Im Boden vorkommende Bakterien der Gattung Streptomyces besitzen ein großes Potenzial für die Herstellung bioaktiver Naturstoffe. Obwohl viele der von Streptomyceten produzierten Naturstoffe bereits bekannt sind, ist das volle biosynthetische Potenzial dieser Organismen noch lange nicht ausgeschöpft.
Das Ziel meines Promotionsprojektes ist die Identifizierung und Charakterisierung neuartiger Naturstoffe, die von Streptomyceten produziert werden. Um eine Reihe verschiedener und potenziell neuartiger Naturstoffproduzenten zu untersuchen, isoliere ich Streptomyceten aus verschiedenen Bodenproben. Nach der Isolierung wird das Wachstum der Stämme sowie die Siderophor- und Antibiotika-Produktion charakterisiert. Zur Identifizierung und Bestimmung des genetischen biosynthetischen Potentials der Stämme auf Genomebene werden die Genome in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. Dr. Jörn Kalinowski am CeBiTec in Bielefeld mithilfe von Nanopore-Sequenzierung entschlüsselt. Durch vergleichende phänotypische und genotypische Analysen möchte ich potentiell neue Naturstoffproduzenten für Metabolom-Analysen identifizieren. Für die Generierung von Metabolom-Daten werden die Isolate unter verschiedenen Kultivierungsbedingungen angezogen und die Kulturüberstände massenspektrometrisch analysiert und mittels molekularer Netzwerke verglichen. Die Kombination von Genomik und Metabolomik ermöglicht schließlich die Identifizierung neuer Naturstoffe, die mittels Flash-Chromatographie aufgereinigt und per Kernspinresonanzspektroskopie strukturell charakterisiert werden.