Rostocker Biologen entdecken außergewöhnliches Enzym mit neuartigen Eigenschaften

Professorin Birgit Piechulla im Labor vor einer selbst entwickelten Duftstoff-Anlage (Copyright: Universität Rostock/Thomas Rahr)

Forscher des Instituts für Biowissenschaften der Universität Rostock um Professorin Birgit Piechulla haben herausgefunden, dass Mikroorganismen duften und sie damit beispielsweise das Pflanzenwachstum ankurbeln und sie widerstandsfähiger machen. Bei diesen Arbeiten entdeckten sie jetzt außerdem ein außergewöhnliches Enzym mit neuartigen Eigenschaften. Diese Rostocker Erkenntnisse sind so bedeutungsvoll, dass die hochrangige wissenschaftliche Zeitschrift Journal of American Chemical Society sie sofort veröffentlichte – ein Ritterschlag für die Forscher aus der Hansestadt.

Die Natur ist voller Düfte: Nicht nur Blumen riechen und locken Insekten an, Essen und Getränke haben Gerüche und auch wir Menschen verströmen eine individuelle Duftnote. Manches riecht gut, manches schreckt eher ab und manches riecht überhaupt nicht. Das dachten Wissenschaftler bisher auch von Mikroorganismen, also Lebewesen, die man nur unter dem Mikroskop erkennen kann, wie z.B. Bakterien und Pilze. Diese Annahme ist nun widerlegt worden.

Seit 2005 laufen in den Laboren des Rostocker Instituts für Biowissenschaften Versuche zu flüchtigen Metaboliten, also Duftstoffen. „Dabei kam die Frage auf, ob die universell vorkommenden Bakterien nicht auch einen Beitrag zur Duftproduktion von Pflanzen leisten könnten“, denkt Birgit Piechulla zurück und räumt ein, dass sie dieses Thema manchmal sogar nachts beschäftigte, wenn sich Ergebnisse nicht gleich einordnen ließen.

„Das war der Anfang einer ganz neuen Fragestellung: können Bakterien Duftstoffe produzieren?“ Bis zu jenem Zeitpunkt hatten selbst große Experten der Mikrobiologie diese Überlegung noch nicht ins Kalkül gezogen. Unbeirrt liefen in den Rostocker Universitätslaboren unzählige Analysen mit Bakterien. „Wir entdeckten ganz neue, bis dahin noch nicht beschriebene Duft-Naturstoffe. Eine der Substanzen wies eine ganz außergewöhnliche Struktur auf, die selbst ausgewiesene Naturstoff-Chemiker zum Erstaunen brachte“, sagt Professorin Piechulla.

Das sei so bemerkenswert gewesen, dass zunächst unklar gewesen sei, wie diese Substanz in dem Organismus gebildet wurde. „Wir haben weitergearbeitet und konnten schließlich den Biosyntheseweg in den Bakterien aufklären und beschreiben.“

Während ihrer Forschungsarbeiten entdeckten sie bisher Unbekanntes: „Wir sind auf ein außergewöhnliches Enzym gestoßen, das noch nicht beschrieben war. Dieses Enzym kann gleichzeitig zwei Reaktionen durchführen“, betont die Biologin und ist stolz, eine Tür für eine ganz neue Entdeckung aufgestoßen zu haben, die sich (Naturstoff-)Chemiker zu Nutze machen können. Es wird nun unter anderem möglich sein, bisher unaufgeklärte Biosynthesewege von Naturstoffen zu entschlüsseln oder komplizierte chemische Reaktionen in einem Schritt durchzuführen.

Und das könnte für die angewandte Forschung z.B. bei der Suche nach neuen Antibiotika oder anderen Medikamenten völlig neue Möglichkeiten eröffnen. „Mit unseren Erkenntnissen werden viele Leute etwas anfangen können“, sagt die Wissenschaftlerin. „Solide wissenschaftliche Arbeit zahlt sich auf Dauer aus“.

Pressemitteilung der Universität Rostock / Text: Wolfgang Thiel