Molekulargenetische Untersuchungen zur Biosynthese der prenylierten 4-Hydroxybenzoesäure-Einheit von Novobiocin und Clorobiocin

• Applicant: Professor Dr. Lutz Heide
• Subject Area: Pharmacy
• Term: from 2001 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5361967

Die Aminocumarin-Antibiotika Novobiocin (Albamycin, PharmaciaUpjohn), Clorobiocin und Coumermycin A1 (Abb.1) sind Gyrasehemmstoffe, die von verschiedenen Streptomyceten gebildet werden. Das klinische Interesse an diesen Wirkstoffen beruht auf ihrer Einsatzmöglichkeit als Antibiotika gegen multiresistente grampositive Erreger (z.B. Vancomycin-resistente Staphylococcus aureus-Stämme). Zusätzlich zeigen diese Verbindungen einen synergistischen Effekt mit Zytostatika wie Etoposid, Teniposid und cis-Platin. Im Rahmen des Vorantrages wurden die Biosynthesegencluster aller drei Antibiotika kloniert und vollständig sequenziert. Die damit erhaltene genetische Information bietet die Basis für die hier vorgesehene Aufklärung der Biosynthese der prenylierten 4-Hydroxybenzoesäureeinheit von Novobiocin und Clorobiocin. Diese Untersuchungen werden in Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Prof. Christopher Walsh, Dept. of Biological Chemistry, Harvard University, Boston, durchgeführt. Unter Einsatz der von Prof. Walsh zur Verfügung gestellten Überexpressionskonstrukte für NovH und NovI wird unsere Arbeitsgruppe die Biosyntheseschritte zu der prenylierten 4-Hydroxybenzoesäureeinheit (Ring A) des Novobiocins und Clorobiocins aufklären. Nach unserer Hypothese handelt es sich hierbei um: a) die Prenylierung von b-Hydroxytyrosyl-NovH, katalysiert durch NovQ bzw. CloQ; b) die Retro-Aldol-Spaltung des Produktes, katalysiert durch NovR bzw. CloR; c) die Oxidation des resultierenden 3-Dimethylallyl-4-hydroxybenzaldehyds zur 3-Dimethylallyl-4-hydroxy-benzoesäure. Alternative Hypothesen zur Biosynthese werden im Arbeitsprogramm diskutiert. Parallel bearbeitet die Gruppe von Prof. Walsh die Reaktionsschritte zu der Aminocumarineinheit (Ring B) von Novobiocin und Clorobiocin. Dieses Projekt soll eine vollständige funktionelle Identifizierung der Biosynthesegene des Novobiocins ermöglichen. Dies erweitert nicht nur unser Verständnis von der Entstehung dieses klinisch eingesetzten Antibiotikums, sondern liefert auch die Grundlage für die Herstellung neuer Aminocoumarinantibiotika mit gentechnischen Methoden.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr. Shu-Ming Li