Gutes aus dem Goldmohn:
Grazer Wissenschafter klären wichtigen Schritt in der Naturstoffsynthese

NAWI Graz-Forscher veröffentlichen Ergebnisse in „Nature Chemical Biology“

Pflanzliche Inhaltsstoffe kommen heute in etwa einem Viertel aller Heilmittel in traditioneller und moderner Medizin zum Einsatz. Weit mehr als 10.000 Pflanzen sind derzeit als Quelle für medizinisch wertvolle Substanzen bekannt. Als besonders wirkungsvolle Gruppe von Inhaltsstoffen erweisen sich die so genannten Alkaloide, die in verschiedenen Pflanzen vorkommen. Wissenschaftern der TU Graz ist es nun in Zusammenarbeit mit Kollegen von der Karl-Franzens Universität gelungen, einen zentralen Schritt in der Biosynthese so genannter Benzophenanthridine, einer Gruppe von Alkaloiden mit vielfältigen pharmakologischen Eigenschaften, aufzuklären. Verwendet wurde dazu ein Enzym aus dem kalifornischen Goldmohn. Die Forscher veröffentlichen ihre Erkenntnisse in der aktuellen Online-Ausgabe der renommierten Zeitschrift „Nature Chemical Biology“.

Das Antikrebsmittel Taxol aus der Eibe, das Antimalariamittel Chinin aus dem Chinarindenbaum und das schmerzlindernde Morphium aus dem Schlafmohn sind prominente Beispiele für den Einsatz von Alkaloiden in der Medizin. All diese hoch komplexen Verbindungen werden mit Hilfe von enzymatischen Reaktionen aus einfachen Aminosäurebausteinen in der Pflanze aufgebaut. Gutes tun könnte künftig auch der kalifornische Goldmohn: Unter Verwendung modernster molekularbiologischer Methoden haben Peter Macheroux und sein Team vom Institut für Biochemie der TU Graz aus der Pflanze ein Enzym hergestellt. Gemeinsam mit Forschern rund um den Biowissenschafter Karl Gruber vom Zentrum für Molekularbiologie an der Karl-Franzens Universität ist es den Grazer Naturwissenschaftern dann gelungen, erstmals die Struktur des Enzyms mit dem gebundenen Substrat der Reaktion zu bestimmen.

NAWI Graz als Erfolgsrezept in der Zusammenarbeit

„Wir haben sozusagen ein ‚Standbild‘ von der Reaktion gewonnen, das uns erlaubt, das Enzym bei der Arbeit zu beobachten“, beschreiben die Forscher den Durchbruch in ihrer Arbeit, der neue Einblicke in den Mechanismus der enzymatischen Reaktionen bringt. Entscheidend mitgewirkt hat dabei auch ein Doktorand, der seine Abschlussarbeit im Rahmen von NAWI Graz, der erfolgreichen Zusammenarbeit von TU Graz und Karl-Franzens-Universität Graz in den Naturwissenschaften, verfasst: Andreas Winkler, der seit drei Jahren im FWF-geförderten Doktoratskolleg „Molecular Enzymology“ tätig ist, führte biochemische Arbeiten an der TU Graz und strukturbiologische Arbeiten an der Karl-Franzens-Universität durch und erfüllt damit den Kooperationsgedanken von NAWI Graz mit Leben. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen nun für die Biokatalyse von neuartigen Verbindungen nutzbar gemacht werden, um bislang unzugängliche chemische Strukturen aufbauen zu können.