GenoMik-Transfer - Anwendungsorientierte Genomforschung an Mikroorganismen
 
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bmbf
Ankündigung:

ProkaGENOMICS 2015
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Neue Broschüre: Facetten der Genomforschung
Wissenschaftler entschlüsseln die Baupläne des Lebens (pdf; 12,3 Mb)
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Verbundprojekt: DINaMid
 
Genom-basierte Findung neuer antimikrobieller Naturstoffe in mikrofluidischen Chips
Laufzeit: 01.10.09-30.09.12
Verbundkoordinator: Dr. Markus Nett, Hans-Knöll-Institut Jena (HKI), Jena
Projektpartner: (alphabetische Reihenfolge)
   Dr. Thomas Henkel, Institut für Photonische Technologien e.V.
   Dr. Markus Nett, Hans-Knöll-Institut Jena (HKI)
   Dr. Martin Roth, Hans-Knöll-Institut Jena (HKI)

      Übersicht Teilprojekte


Vor dem Hintergrund der zunehmenden Ausbreitung antibiotika-resistenter Krankheitserreger kommt der Suche nach neuen antimikrobiellen Wirkstoffen große Bedeutung zu. Naturstoffe sind aufgrund ihrer strukturellen Diversität und ihrer optimierten Affinität zu biologischen Zielstrukturen ideale Kandidaten für die Wirkstoffsuche. Die bioinformatische Analyse von mikrobiellen Genomen belegt, dass deren Potential zur Produktion von Naturstoffen bei weitem nicht ausgeschöpft ist. Diese Erkenntnis hat in den vergangenen Jahren wesentlich zu einer Renaissance der Naturstoff-Forschung beigetragen. Über sog. „Genome Mining“-Strategien ist es heute möglich, gezielt nach strukturell neuartigen Metaboliten zu suchen und diese zu isolieren.
Ein neues Konzept, welches wir innerhalb des GenoMik-Transfer-Programms evaluieren, ist die genom-basierte Wirkstoffsuche in einem mikrofluidischen System. Viele Biosynthesewege unterliegen einer komplexen Regulation, die von äußeren Faktoren beeinflusst werden kann. Durch die Änderung einzelner Kultivierungsparameter lassen sich ruhende Gencluster aktivieren und auf diese Weise metabolische Änderungen induzieren. Die Miniaturisierung eines solchen Prozesses in einem Chip erlaubt hohe Durchsatzraten und ist damit auch für industrielle Anwendungen attraktiv. Zu diesem Zweck werden zunächst separierte Flüssig/flüssig-Kompartimente generiert, die mit dem zu untersuchenden Bakterium beimpft werden. Es folgt eine Inkubationsphase, in welcher eine Nährstoff-abhängige und damit Kompartiment-spezifische Wirkstoffbildung stattfindet. Für die Detektion werden GFP überexprimierende Reporterkeime zudosiert und das Wachstum derselbigen über Fluoreszenzmessungen bestimmt. Die strukturelle Charakterisierung neuer Naturstoffe erfolgt nach einem Scale-up über spektroskopische Methoden und wird durch bioinformatische Vorhersagen unterstützt.

Referenzen:

2. Nett, M., Ikeda, H., Moore, B. S. (2009) Genomic basis for natural product biosynthetic diversity in the actinomycetes. Nat. Prod. Rep. 26, 1362-1384.
1. Martin, K., Henkel, T., Baier, V., Grodrian, A., Schön, T, Roth, M., Köhler, J. M., Metze, J. (2003) Generation of larger numbers of separated microbial populations by cultivation in segmented-flow microdevices. Lab Chip 3, 202-207.