ISBN 978-3-8439-3605-7

978-3-8439-3605-7, Reihe Lebensmittelchemie

Sonja Schüssler
Die Biosynthese der Folsäure. Untersuchungen zur GTP-Cyclohydrolase I aus verschiedenen Organismen

221 Seiten, Dissertation Universität Hamburg (2017), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Erforschung von Biosynthesewegen und der an ihnen beteiligten Enzyme ist essentiell für die Aufklärung und nachfolgend die Behandlung bestimmter Krankheitsbilder. Entsprechende Kenntnisse ermöglichen außerdem die Entwicklung neuer Wirkstoffe gegen pathogene Mikroorganismen, mit denen gezielt einzelne Enzyme eines Biosyntheseweges inhibiert werden können. Insbesondere die sich zunehmend ausbildenden Resistenzen einiger Organismen gegen etablierte Antibiotika machen die kontinuierliche Suche nach neuen Wirkstoffen unabdingbar. Die Erforschung neuer inhibierender Substanzen erfolgt häufig im Hochdurchsatzverfahren. Bei diesem Vorgehen muss das Ziel-Protein zunächst exprimiert und gereinigt werden. Anschließende Charakterisierungen liefern Informationen wie kinetische Kenndaten, welche für die Assays im Rahmen der Inhibitor-Suche benötigt werden.

Ein valider Angriffspunkt für antimikrobielle Wirkstoffe ist der Folsäure-Biosyntheseweg. Dieser ist inzwischen gut erforscht, nicht zuletzt weil einige Enzyme des Weges bekannte Angriffsorte für etablierte antimikrobielle Wirkstoffe sind. Eine der bekanntesten Antibiotikaklassen, die Sulfonamide, entfalten ihre Wirkung bspw. auf diesem Syntheseweg. Auch weitere Enzyme dieses Weges sind bereits als potentielle Angriffspunkte untersucht – allerdings ist das erste Enzym des Syntheseweges, die GTP-Cyclohydrolase I, dahingehend noch weitgehend unbehandelt. Aufgrund ihrer Schlüsselfunktion auf dem Syntheseweg stellt die GTP-Cyclohydrolase I jedoch ein vielversprechendes Ziel für neue Wirkstoffe dar.

Ziel der vorliegenden Dissertation war nach der rekombinanten Expression und biochemischen Charakterisierung die Suche nach neuen Inhibitoren gegen die GTP-Cyclohydrolase I aus verschiedenen humanpathogenen Organismen: dem Erreger der Listeriose (Listeria monocytogenes), dem Haupterreger der humanen Malaria (Plasmodium falciparum) sowie Pseudomonas aeruginosa, einem verbreiteten Erreger nosokomialer Infektionen. Es wurde im Hochdurchsatzverfahren eine diverse Substanzbibliothek auf ihre inhibierende Wirkung auf die Ziel-Enzyme untersucht. Für die Enzyme aus L. monocytogenes und aus P. aeruginosa wurden verschiedene inhibierende Substanzen identifiziert, welche ein hohes Potential als mögliche neue Wirkstoffkandidaten aufweisen. Für die GTP-Cyclohydrolase I aus L. monocytogenes konnten außerdem reproduzierbare Proteinkristalle erzeugt werden, wodurch eine röntgendiffraktometrische Strukturauflösung möglich war.