Produktion von Deoxyviolacein gesteigert

SAARBRÜCKEN. Im Kampf gegen multiresistente Keime oder maligne Tumore versagen herkömmliche Therapien und Wirkstoffe oftmals. Gefragt sind daher neuartige Substanzen wie zum Beispiel die Naturstoffe Deoxyviolacein und Violacein, die in Algen vorkommen, teilt die Saar-Uni mit.

"Studien haben gezeigt, dass sie Tumore abtöten, aber auch Krankheitserreger in Schach halten können", wird Professor Christoph Wittmann vom Institut für Systembiotechnologie an der Universität des Saarlandes, in der Mitteilung zitiert. Damit Forscher aber mehr über die exakte Wirkweise erfahren, müssten die Substanzen in viel größeren Mengen vorliegen.

Wittmann und sein Team haben nun ein Verfahren entwickelt, in dem sie Deoxyviolacein in großer "Stückzahl" produzieren (Biotechnology & Bioengineering 2014; 111(11): 2280-2289). "Wir nutzen dazu Escherichia coli-Bakterien, deren Stoffwechsel wir derart verändern, dass die Mikroorganismen den Naturstoff herstellen", so Wittmann.

Als Grundlage dient den Wissenschaftlern dabei die Aminosäure Tryptophan, die bei den Bakterien in natürlicher Form vorkommt und den Mikroorganismen als Ausgangsstoff für die Produktion dient.

Ideale Bedingungen für die kleinen Zellfabriken

Um den Wirkstoff in größeren Mengen zu erhalten, haben die Forscher zudem dafür gesorgt, dass die kleinen Zellfabriken in idealen Bedingungen wachsen können.

"Dabei haben wir beispielsweise Faktoren wie Nährstoffzufuhr, Temperatur und pH-Wert berücksichtigt und untersucht, wie die Parameter eingestellt sein müssen, damit die Mikroorganismen optimal wachsen", so der Experte.

Haben die Bakterien die Substanz produziert, können die Forscher "ihre Ernte einfahren": In einem Verfahren trennten sie den Naturstoff von anderen Zellbestandteilen ab. "Mit der Methode erhalten wir bei einem Liter Bakterienlösung ein Gramm hochreines Deoxyviolacein, das in Form von Kristallen vorliegt", so Wittmann.

Nur durch die Kombination des veränderten Stoffwechsels und der Verbesserung der Wachstumsbedingungen sei diese große Ausbeute möglich, sagt der Biotechnologe.

Die Naturstoffe stehen so in ausreichender Menge für umfangreiche Studien zur Verfügung. Auch Violacein und weitere Naturstoffe können mit dem biotechnologische Verfahren hergestellt werden, wie der Saarbrücker Forscher erläutert: "Tryptophan ist Ausgangstoff vieler Substanzen, die sich so relativ einfach produzieren lassen."

Darüber hinaus ist es denkbar, die Methode in größerem Maßstab industriell einzusetzen, falls sich eine therapeutische Wirkung eines Naturstoffes in medizinischen Studien belegen lässt. (eb)