Ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Prof. Dr. Sandy Schmidt (Universität Groningen) und Prof. Dr. Dirk Tischler (Ruhr-Universität Bochum) hat einen Durchbruch bei der Entwicklung potenzieller Wirkstoffe gegen Bakterien und Pilze erzielt. In der Zeitschrift ACS Catalysis (11. Mai 2025) beschreiben die Forschenden, wie sie Enzyme identifiziert und optimiert haben, die gezielt funktionelle Gruppen in Naturstoffen herstellen können. Dies erweitert die Möglichkeiten zur Synthese neuer bioaktiver Verbindungen erheblich.

Mikroorganismen produzieren sogenannte Sekundärmetabolite, die ihnen in der Natur Vorteile wie Schutz oder Kommunikation verschaffen. Solche Stoffe, zu denen auch Penicillin zählt, gelten als vielversprechende Kandidaten für medizinische Wirkstoffe. Besonders im Fokus der Studie standen Kutzneride, Verbindungen mit Wirksamkeit gegen Pilze und Gram-positive Bakterien. Ihre bioaktiven Eigenschaften hängen von spezifischen funktionellen Gruppen ab, insbesondere Hydrazinen mit Stickstoff-Stickstoff-Bindungen.

Das Team entdeckte bislang unbekannte Enzyme, die diese Bindungen erzeugen, und optimierte sie durch Mutagenese, sodass sie verschiedene Ausgangsstoffe verarbeiten können. Durch die Kombination der Enzyme in einer Kaskade gelang es, nicht-natürliche Substrate in zyklische Strukturen mit Stickstoff-Stickstoff-Bindungen umzuwandeln. In einigen Fällen konnten chirale Zentren eingefügt werden, die für die pharmazeutische Synthese entscheidend sind.

Die Forschung wurde durch das EU-geförderte Doktorandennetzwerk BiodeCCodiNNg und das DFG-geförderte Netzwerk MiCon unterstützt. Die Ergebnisse eröffnen neue Perspektiven für die Entwicklung innovativer Medikamente.

Original Paper:

Access to Nitrogen–nitrogen Bond-Containing Heterocycles Through Substrate Promiscuity of Piperazate Synthases | ACS Catalysis

Lesen Sie auch:

SARS-CoV-2: Handy- und Genomdaten erlauben gezielte Nachverfolgung von Infektionswegen – MedLabPortal

Vollständige Rekombinationskarte des menschlichen Genoms erstellt – MedLabPortal

Viskosität des Blutplasmas verrät Schweregrad der COVID-19 Erkrankung – MedLabPortal

Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

Gender-Hinweis. Die in diesem Text verwendeten Personenbezeichnungen beziehen sich immer gleichermaßen auf weibliche, männliche und diverse Personen. Auf eine Doppel/Dreifachnennung und gegenderte Bezeichnungen wird zugunsten einer besseren Lesbarkeit verzichtet.