Nutzung der Biodiversität von Biosynthese Genclustern in komplexen Umweltproben zur Erforschung des Anwendungspotentials neuer Naturstoffe.

Die Biodiversität der Erde ist nach wie vor nur ansatzweise bekannt. Insbesondere im Bereich der Mikroorganismen ist nur ein Bruchteil der Arten entdeckt. Aber gerade Mikroorganismen produzieren eine Vielzahl von Naturstoffen mit wertvollen Eigenschaften. Bereits der kleine Anteil an bekannten Naturstoffen liefert eine Vielzahl, für den Menschen nützlicher Wirkstoffe/Chemikalien, zum Beispiel in Form von Arzneimitteln oder Schädlingsbekämpfungsmitteln. Diese Naturstoffe werden von Mikroorganismen enzymatisch produziert und die dafür benötigten Enzyme sind meist in Biosynthese Gen Clustern (BGCs) zusammengefasst. Wir müssen die Biodiversität von Mikroorganismen weiter erforschen um neue Naturstoffe zu entdecken und ihr enormes Potential für die Anwendung zu nutzen. Insbesondere Metagenom-Analysen, bei denen die Genome ganzer Ökosysteme sequenziert und analysiert werden, sind eine Goldgrube für die Identifikation neuer BGCs. BGCs können aber aufgrund ihrer enormen Größen und Diversität nicht wirtschaftlich durch Gensynthese zur Charakterisierung hergestellt werden, was eine Limitation für die Erforschung neuer Naturstoffe ist. Mit unserem Projekt CaptureExpress wollen wir genau an diesem Punkt ansetzen. Wir werden BGCs aus Genomen von Mikroorganismen und aus Metagenom Bibliotheken durch homologe Heferekombination in designierte zirkuläre DNA Konstrukten einfangen. Diese Konstrukte können anschließend in Hefe durch eine Vielzahl von etablierten Methoden der molekular und synthetischen Biologie verändert werden um die BGCs für die Expression in Produktionsstämmen zu optimieren. Wir wenden hierfür moderne DNA Assemblierungstechnologien in Kombination mit Laborautomation an, um anschließend die domestizierten BGCs in Produktionsstämme zu transplantieren und die produzierten Naturstoffe zu charakterisieren. Die etablierte Analytik in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Helge Bode wird uns an diesem Punkt unterstützen um den Erfolg des Projektes zu garantieren.