Vortrag von Frau Prof. Laschat:
Chemie trifft Biologie: Naturstoffe als Werkzeuge der chemischen Kommunikation

Am 5. Oktober wurden anlässlich der Stuttgarter Chemietage wieder Vorträge in der Chemischen Fakultät der Universität Stuttgart angeboten.
Zunächst begann Frau Prof. Laschat vom Institut für Organische Chemie der Universität Stuttgart nach der Begrüßung durch Herrn Prof. Dr. D. Gudat vor dem bis zum letzten Platz gefüllten Kekulé-Hörsaal. Sie stellte ihre Forschungsergebnisse im Grenzgebiet zwischen Chemie und Biologie anhand von 3 Beispielen vor.
Zunächst zeigte sie am Beispiel einer Muschel, die durch ihren Panzer gut nach außen vor ihren Fressfeinden geschützt ist, dass diese aber Mikroorganismen gegenüber zunächst völlig schutzlos ausgeliefert ist. Hier folgt den ersten Angriffen die chemische Verteidigung: die Fettsäurebiosynthese versetzt Muscheln in die Lage sich durch neu erzeugte Stoffe zu schützen. Das soll dem aufmerksamen Zuhörer zeigen, dass die Natur genau beobachtet und erforscht werden soll, damit die Prozesse verstanden und auch den menschlichen Erfordernissen nutzbar gemacht werden können.

Doch wozu dienen diese biologischen Erkenntnisse dem Menschen?

Hier muss zunächst die zunehmende Antibiotikaresistenz genannt werden.

Durch Einnahmefehler, zu niedrige Dosen, und nachdem Antibiotika zunehmend dem Futtermittel in der Tierhaltung beigesetzt werden, versagen heute auch immer mehr Reserveantibiotika, was zu einer erhöhten Mortalitätsrate in Hospitalen führt. Man braucht also neue Stoffe, die antibiotisch wirken. Dabei hat man herausgefunden, dass die Wachsester des Gefieders von Wasservögeln Vorläufer von antibiotisch wirksamen Stoffen sind. Doch können und wollen wir die Stoffe der Natur nicht bis auf das Letzte plündern und so muss versucht werden die natürlichen Prozesse künstlich nachzuahmen. Als Problem muss die enorme Komplexität der Ursprungsstoffe gesehen werden.

Auf einer Agar Platte wächst das Bakterium Streptomyces rochei, das Borrelidin bildet. Borrelidin ist bekanntermaßen antibakteriell wirksam (bei Borreliose), außerdem gegen Malaria wirksam und ein Angiogenese-Inhibitor. Die Eigenschaft als Angiogenese-Inhibitor können wir uns in der Tumorforschung zunutze machen, denn ein Tumor braucht die Angiogenese, um sich eine adäquate Sauerstoffversorgung zu ermöglichen, Abfallprodukte wegzuschaffen und um hämatogen metastasieren zu können. Also ohne Angiogenese findet kein Tumorwachstum statt.

Es ist im Labor sehr schwierig Borrelidin zu synthetisieren, denn es sind circa 30 Arbeitsschritte bei geringer Gesamtausbeute notwendig. Außerdem müssen zusätzlich OH-Gruppen angebaut werden, um eine 2D-Funktionalisierung zu erhalten. Dieses ist erst in Zusammenarbeit mit einer biologischen Arbeitsgruppe geglückt, die mit CYP P 450 Enzymen arbeitet. Auch hier war nur ein bestimmter Wildtyp erfolgreich. Doch dank dieser enormen Forschungsarbeit ist es nun geglückt Borrelidin synthetisch herzustellen.

Auf jeglichen Oberflächen lagern sich Bakterien an. Sobald sich ein Bakterium niedergelassen hat, findet ausgelöst von Signalmolekülen eine weitere Anlage derselben Bakterien statt, sowie auch gleichzeitig durch andere Signalmoleküle andere Bakterienanlagerungen vermieden werden. Diese antibakteriellen Signalmoleküle bestehen aus Tetramsäuren, die man wiederum bei Insektiziden wirksam einsetzen kann. Tetramsäuren sind zunächst nicht wasserlöslich, doch sobald sie von der Pflanze aufgenommen werden, werden sie um das 100-fache wasserlöslicher und können so von der Pflanze abgegeben werden, um Schädlinge zu bekämpfen.

Anhand der Beispiele von Frau Prof. Laschat konnte man sehen, dass die Natur uns in jeglicher Art und Weise als Vorbild dient und wir die Natur im Labor versuchen sollten nachzuahmen und weiterzuentwickeln.

Christine Weber