Bacteriën produceren een cocktail van verschillende bioactieve natuurlijke producten om te overleven in vijandige omgevingen met concurrerende (micro)organismen. In het huidige nummer van Natuur Chemische Biologie , onderzoekers van de Goethe-universiteit tonen aan dat ze dit doen door basisstructuren aan te passen, vergelijkbaar met de benadering van farmaceutisch onderzoek.

Fenazines zijn wijdverbreide en chemisch diverse bacteriële natuurlijke producten die verschillende biologische functies kunnen vervullen. Zoals antibiotica, sommige derivaten doden bacteriën; andere zijn giftig voor schimmels en/of kankercellen. Er zijn ook derivaten waarmee de bacteriën kunnen overleven in een voor hen vijandige omgeving, zoals het menselijk lichaam. Deze virulentiefactoren zijn vaak cruciaal voor de bacteriën om pathogeen te worden.

biochemisch, alle fenazinen zijn afgeleid van eenvoudige basisstructuren, zoals de fenazine-1, 6-dicarbonzuur of fenazine-1-carbonzuur, waarvan de biosynthese goed wordt begrepen. Echter, deze initiële structuren kunnen in de periferie drastisch worden gewijzigd zodat een groot aantal fenazinederivaten mogelijk is, waarvan er verschillende inderdaad in verschillende bacteriën te vinden zijn. De onderzoeksgroep Molecular Biotechnology onder leiding van professor Helge Bode is er nu in geslaagd nieuwe mechanismen te identificeren waarmee de bacteriën deze eenvoudige basisstructuren kunnen wijzigen, resulterend in derivaten die inwerken op zowel Gram-positieve als Gram-negatieve bacteriën, evenals op cellen van hogere organismen.

"Bacteriën kunnen bepalen welke derivaten moeten worden gemaakt met behulp van een centraal nieuw aldehyde-tussenproduct en de activering van een tweede biosynthetisch gencluster, " legt Dr. Yi-Ming Shi uit, die dit systeem hebben onderzocht tijdens een Humboldt-beurs. Dit betekent dat bacteriën mechanismen gebruiken voor de ontwikkeling van geneesmiddelen die vergelijkbaar zijn met die in farmaceutisch onderzoek, waar nieuwe derivaten worden geproduceerd met dezelfde basisstructuren. Hoogstwaarschijnlijk gebruiken de bacteriën de fenazines om andere bacteriën en schimmels te doden die voedselconcurrenten zijn in hun specifieke ecosysteem. Met behulp van een strategie om veel verschillende soorten derivaten te creëren, de bacteriën zijn goed uitgerust om onbekende concurrenten tegen te gaan, aangezien de cocktail van derivaten een breed scala aan biologische activiteit vertoont.

"Het zou nu fascinerend zijn om erachter te komen hoe bacteriën daadwerkelijk herkennen welke derivaten op een bepaald moment nodig zijn, ", stelt Helge Bode. "Ofwel produceren ze alleen die derivaten die echt nodig zijn, of de bacteriën houden een arsenaal aan derivaten bij, zodat ze op elke situatie zijn voorbereid."

De groep zal daarom haar onderzoek op dit gebied voortzetten. De eerste resultaten over de onderliggende regulatiemechanismen die ook voor biotechnische toepassingen kunnen worden gebruikt, lijken veelbelovend.