Analyse und Synthese von Naturstoffen aus marinen, amphibien-assoziierten und weiteren ausgewählten Bakterien

Im Rahmen dieser Arbeit wurden bakterielle Naturstoffe durch unterschiedliche Methoden analysiert und identifiziert. Im Fokus standen dabei flüchtige organische Verbindungen (volatile organic compounds, VOCs). Die erhaltenen Ergebnisse wurden im Zusammenhang mit verschiedenen biologischen Fragestellungen interpretiert.
Der erste Teil dieser Arbeit behandelt die Duftprofil-Analyse des Pathogens Clostridioides difficile 630Δerm. Dabei wurde neben der Konstitution flüchtiger Verbindungen ebenfalls untersucht, inwiefern Methionin und Cystein Einfluss auf das Duftprofil nehmen. Die Extrakte von Clostridioides difficile 630Δerm wurden von Thiolen und Disulfiden dominiert. Ihr Auftreten und ihre Konzentrationen waren von der Verfügbarkeit von Cystein und Methionin im Medium abhängig. Die Ergebnisse zeigen, dass der spezifische Geruch von C. difficile vor allem auf die Produktion von Thiolen und Disulfiden zurückgeht und, dass die Konstitution schwefelhaltiger Volatile von Cystein und Methionin abhängig ist.
Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden amphibien-assoziierte Bakterien untersucht. Auf Basis einer Stammsammlung derartiger Bakterien wurden ausgewählte Stämme auf die Produktion von Sekundärmetaboliten untersucht, um ihr Potenzial, als chemische Antagonisten gegen Batrachochytrium dendrobatididis (Bd) und Batrachochytrium salamandrivorans (Bsal) zu agieren, einzuschätzen. Dabei wurden über 240 Naturstoffe identifiziert. Die Strukturen von vier Verbindungen wurden durch Synthese verifiziert und die Strukturen fünf weiterer Verbindungen konnten davon abgeleitet werden. Insgesamt 73 Verbindungen konnte auf Grundlage literaturbekannter antifungaler und antibakterieller Aktivitäten Anti-Bd- und Anti-Bsal-Potenzial zugesprochen werden. Die Ergebnisse dieses Projekts zeigen, dass amphibien-assoziierte Bakterien ein diverses Set flüchtiger Verbindungen produzieren, Einfluss auf die Mikrobiomkonsitution nehmen und eine entscheidende Rolle in der Amphibien-Pathogen-Interaktion spielen können.
Der dritte Teil dieser Arbeit beschäftigte sich mit terpenoiden Sekundärmetaboliten aus Bakterien der Gattung Streptomyces, die der Klade MAR4 entstammen. Im Rahmen von VOC-Analysen konnten die Strukturen von 52 Verbindungen identifiziert werden. Die Strukturen von fünf Verbindungen wurden durch Synthese aufgeklärt. Die in diesem Projekt erhaltenen Ergebnissen geben einen ersten Einblick in die strukturelle Vielfalt der Terpenoidbiosynthese in Streptomyces-Bakterien der MAR4-Klade.
Im vierten und letzten Teil dieser Arbeit wurde die Struktur eines flüchtigen Benzisoxazols aus dem Nematoden-Symbionten Xenorhabdus szentirmaii durch Synthese aufgeklärt und auf Basis dieser wurden die Strukturen zweier weiterer Benzisoxazole abgeleitet.