Neuartige Modulare Megasynthasen aus Myxobakterien : Die Stigmatellin- und Myxochelin-Biosynthese in Stigmatella aurantiaca

Neben den Actinomyceten zeichnen sich vor allem die Myxobakterien als Quelle für neuartige biologisch aktive Naturstoffe aus. Stigmatella aurantiaca produziert neben den Myxalamiden, den Myxothiazolen, den Aurachinen, die elektronentransportinhibitorisch wirken, das Stigmatellin A und die Myxocheline A und B. Bei den letzteren handelt es sich um sogenannte Eisenchelatoren vom Katecholat-Typ, welche unter Myxobakterien weit verbreitet sind. Mit der Charakterisierung der Myxochelin-Biosynthese in S. aurantiaca Sg a15 ist es erstmalig gelungen den vollständigen Stoffwechsel-Weg eines myxobakteriellen Metaboliten in vitro nachzustellen. Insgesamt 6 Enzyme darunter eine nicht ribosomale Peptidsynthetase (MxcG) mit ungewöhlichem Aufbau sind an der Biosynthese der Myxocheline beteiligt. Auf diese Weise konnte ein bislang noch nicht charakterisierter Terminationsmechanismus in der Biosynthese von nicht ribosomal synthetisierten Peptiden dargestellt werden, bei dem das enzymatisch gebundenen Thioesterintermediat durch eine einzelne katalytische Domäne über eine zweistufige Reduktion zum Alkohol überführt wird. Schließlich resultierten aus der DNA- Sequenzanalyse des Myxochelin Biosyntheseoperons aus Stigmatella aurantiaca Sg a15 Einblicke in die EisenTransportmechanismen von Myxobakterien. Bei dem aromatischen Polyketid Stigmatellin A handelt es sich um einen Elektronentransportinhibitor. Nachdem das gesamte Stigmatellin-Biosynthese-Gencluster aus S. aurantiaca Sg a15 kloniert wurde, ergaben die DNASequenzanalysen neun für modulare Typ I Polyketidsynthase codierende Gene. Durch Fütterungsexperimente wurde bestätigt, dass eines der Module während des Stigmatellin Biosynthese-Prozesses ständig iterativ verwendet wird, da zehn Acetat bzw. Propionat-Einheiten in das StigmatellinGrundgerüst inkorporiert werden. Die iterative Verwendung eines Modules verlangt eine ungewöhnliche Rückacylierung des an der Acetyl Carrier Protein-Domäne lokalisierten Thioester-Intermediates auf die ß-Ketoacyl Synthase des gleichen Proteins. Die Stigmatellin Biosynthese verläuft damit nicht co-linear zum Proteinaufbau, was dem klassischen Modell der Wirkungsweise einer bakteriellen Typ I Polyketidsynthase widerspricht. Durch Geninaktivierungen mittels gerichteter Insertion konnten neue aktive Stigmatellin-Derivate generiert werden, deren Struktur mit Hilfe von HNMR- Untersuchungen aufgeklärt wurden.