Ribosomale Biosynthese trizyklischer Microviridine in Cyanobakterien: Biochemie, Evolution und Funktion

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Microviridine, eine Gruppe ungewöhnlicher, Käfig-artiger Peptide, sind effektive Protease-Inhibitoren, die vor allem von der Blüten-bildenden Cyanobakteriengattung Microcystis gebildet werden. Einige Microviridinvarianten haben großes therapeutisches Potential bei Lungenemphysem. Wir haben aufgeklärt, dass Microviridine durch einen ribosomalen Biosyntheseweg unter Beteiligung von zwei neuartigen ATP-grasp-Ligasen und einer bislang nicht beschriebenen (Transporter)-Peptidase synthetisiert werden. Im Rahmen dieses Gemeinschaftsprojektes beabsichtigen wir, über die Kombination von genetischen, biochemischen und chemischen Methoden neue Einblicke in die Biosynthese-Enzyme und des Transporters, sowie deren Spezifitäten und Mechanismen bei der Peptidprozessierung zu gewinnen. Diese Kenntnisse sollen dazu genutzt werden, über gezielte Manipulationen und biokombinatorische Ansätze neue Microviridin-Varianten zu erzeugen und Struktur-Wirkungs-Beziehungen aufzustellen. Weiterhin beabsichtigen wir, weitere kryptische Microviridinvarianten in anderen Organismen zu identifizieren und die evolutionäre Verbreitung und Diversifizierung von Microviridinen zu erforschen. Weitere Aspekte umfassen das biologische Target, die Regulation der Biosynthese und die Funktion von Microviridinen im biologischen Kontext. Diese umfassenden Untersuchungen sind nicht nur Voraussetzung für eine mögliche biotechnologische Nutzung der Microviridin-Biosynthese-Enzyme für die Produktion von Protease-Inhibitoren, sondern liefern auch wichtige Informationen über die ökologische Funktion und Evolution dieser einzigartigen Peptidfamilie.