Wie Leben ohne Sauerstoff möglich ist

Anaerobe Bakterien sind eine Gruppe von Mikroorganismen, die in Abwesenheit von Sauerstoff gedeihen. Sie haben einen erheblichen Einfluss auf die Lebensqualität auf der Erde und sind wesentliche Bestandteile der Darmmikrobiota. Als solche sind sie von enormer Bedeutung für die Gesundheit von Menschen, Tier und Umwelt. Andererseits können bestimmte Anaerobier lebensbedrohliche Krankheitserreger sein. Außerdem spielen anaerobe Bakterien eine entscheidende Rolle in der Biotechnologie.

Vor diesem Hintergrund besteht ein dringender Bedarf an einem tieferen Verständnis der spezialisierten Stoffwechselprodukte von Anaerobiern, die als chemische Mediatoren, Virulenzfaktoren und Antibiotika fungieren könnten. Obwohl Genomanalysen darauf hindeuten, dass anaerobe Bakterien ein großes Potenzial für die Bildung strukturell einzigartiger Verbindungen besitzen, sind biosynthetische Gencluster unter Laborbedingungen in der Regel herunterreguliert oder stumm.

Ansätze der Synthetischen Biologie zur Aufdeckung dieser kryptischen Stoffwechselwege wurden bisher behindert. Gründe sind, dass universelle Aktivierungsstrategien fehlen, Anaerobier genetisch nur schwer zugänglich sind und Standard-Expressionssysteme inkompatibel mit den sauerstoffempfindlichen biosynthetischen Enzymen sind.

Das Projekt „AnoxyGen“ zielt darauf ab, den strukturellen Reichtum an Naturstoffen aus der anaeroben Welt zu erschließen und ihre einzigartige Biosynthesemaschinerie mithilfe einer vielseitigen anaeroben Expressionsplattform zu nutzen. Das Forschungsprogramm umfasst vier Arbeitspakete. Sie dienen dazu

• die Werkzeuge der synthetischen Biologie zu verfeinern
• Anaerobier mit erhöhter Funktionalität zu schaffen
• neue Arzneimittelkandidaten und Virulenzfaktoren zu entdecken
• Biosynthesewege zu entwickeln, um eine metabolische Vielfalt zu schaffen

„AnoxyGen“ wird einen umfassenden Überblick über spezialisierte Metaboliten und Biokatalysatoren von Anaerobiern ermöglichen, die für die Medizin, Ökologie und Biotechnologie von Nutzen sind.

Neben der Bereitstellung von Methoden und Werkzeugen für die wissenschaftliche Gemeinschaft werden die Ergebnisse des Projekts Vorteile für die Gesundheit und das Wohlbefinden von Menschen, Tieren und der Umwelt bringen.

„AnoxyGen“ bereichert auch das Exzellenzcluster Balance of the Microverse und wird über einen ERC Consolidator Grant der Europäischen Union gefördert.