Onderzoekers van de Universiteit van Tübingen hebben een natuurlijke stof ontdekt die zou kunnen concurreren met het controversiële herbicide glyfosaat:een nieuw ontdekt suikermolecuul gesynthetiseerd uit cyanobacteriën dat de groei van verschillende micro-organismen en planten remt, maar onschadelijk is voor mens en dier. De gezamenlijke studie werd geleid door Dr. Klaus Brilisauer, prof.dr. Stephanie Grond (Instituut voor Organische Chemie) en prof.dr. Karl Forchhammer (Interfacultair Instituut voor Microbiologie en Infectiegeneeskunde). Het werd gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie op vrijdag.

Actieve ingrediënten voor farmaceutisch of agrarisch gebruik zijn vaak afkomstig van natuurlijke stoffen. Deze stoffen kunnen bestaan ​​uit complexe chemische structuren, maar kan ook relatief eenvoudig zijn. De vindingrijkheid van dergelijke actieve ingrediënten ligt vaak in hun eenvoud:antimetabolieten interageren met vitale processen in de cel door stofwisselingsproducten na te bootsen. Dit verstoort het biologische proces, die de celgroei kunnen remmen of zelfs de cel kunnen doden.

Chemici en microbiologen van de Universiteit van Tübingen ontdekten een ongewone antimetaboliet met een eenvoudige chemische structuur:een suikermolecuul met de wetenschappelijke naam 7-deoxy-sedoheptulose (7dSh). In tegenstelling tot gewone koolhydraten, die gewoonlijk dienen als energiebron voor groei, deze stof remt de groei van planten en micro-organismen, zoals bacteriën en gisten. Het suikermolecuul blokkeert een belangrijk enzym van de shikimaatroute, een metabolische route die alleen voorkomt in micro-organismen en planten. Om deze reden, de wetenschappers classificeren de stof als onschadelijk voor mens en dier, en hebben dit al aangetoond in eerste studies.

De zeldzame deoxysuiker werd geïsoleerd uit culturen van de zoetwatercyanobacterie Synechococcus elongatus, die in staat is om de groei van verwante bacteriestammen te remmen. Bij het zoeken naar de oorzaak van deze groeiremming, wetenschappers ontcijferden de structuur van de natuurlijke verbinding. Door een nieuw ontwikkelde methode voor de productie van 7dSh – een chemo-enzymatische synthese – konden de wetenschappers uitgebreide studies uitvoeren om het moleculaire mechanisme van 7dSh te bepalen.

De wetenschappers gebruikten gekoppelde massaspectrometrie met hoge resolutie om nauwkeurig inzicht te krijgen in het remmingsmechanisme en ontdekten dat 7dSh dehydroquinatesynthase (DHQS) blokkeert, een enzym van de shikimaatroute. Een van de bekendste remmers van deze metabole route tot nu toe is het controversiële herbicide glyfosaat. "In tegenstelling tot glyfosaat, de nieuw ontdekte deoxysuiker is een volledig natuurlijk product waarvan wordt aangenomen dat het een goede afbreekbaarheid en een lage ecotoxiciteit heeft, " zegt Dr. Klaus Brilisauer. Tot nu toe, 7dSh remt de plantengroei veelbelovend. "We zien hier een uitgelezen kans om het als natuurlijk onkruidverdelger in te zetten."

Wetenschappers hopen op lange termijn controversiële herbiciden te vervangen en zo de metabolieten van herbiciden te verminderen, die een gezondheidsrisico vormen. Echter, effectiviteit in het veld, afbreekbaarheid in de bodem en onschadelijkheid voor vee en mensen zouden nader moeten worden onderzocht in uitgebreide langetermijnstudies voor 7dSh.