Molekulargenetische Untersuchungen zur Biosynthese der prenylierten 4-Hydroxybenzoesäure-Einheit von Novobiocin und Clorobiocin

氨基香豆素类抗生素新生霉素（Albamycin，PharmaciaUpjohn）、氯生霉素和香豆霉素A1（Abb.1）是一种抗真菌药，可使致病性链霉菌产生韦尔登。抗生素的多重耐药是导致革兰氏阳性菌（z.B.万古霉素耐药金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus-Stämme）。因此，使用依托泊苷、替尼泊苷和顺式铂类药物具有协同作用。在这些菌株中，生物合成簇阿勒三种抗生素克隆和测序。Die damit erhaltene genetische Information bietet die Basis für die pesticosehene Aufklärung der Biosynthese der prenylierten 4-Hydroxybenzoesäureeinheit von Novobiocin und Clorobiocin.在与克里斯托弗沃尔什教授的工作组合作中，韦尔登教授，系生物化学，哈佛大学，波士顿，durchgeführt。在沃尔什教授的指导下，我们将为NovH和诺维提供新生物素和氯生物素的异戊二烯4-羟基苯并脲（A环）的生物合成。在此基础上，提出了如下假设：a）b-羟基酪氨酰-NovH的合成，通过NovQ的催化作用。CloQ; B）产品的逆向醇醛分解，在11月12日进行催化。c）将所得的3-二甲基烯丙基-4-羟基苯甲醛氧化成3-二甲基烯丙基-4-羟基-苯甲酸。生物合成的另一种假设是在研究计划中发现的。沃尔什教授的研究小组同时对新生霉素和氯生霉素的氨基香豆素（环B）进行了研究。该项目旨在鉴定新生霉素的生物合成基因。Dies erweitert努尔unser Verständnis von der Entstehung dieses klinisch eingesetzten Antibiotikums，sondern liefert auch die Grundlage für die Herstellung neuer Aminocoumarinantika mit gentechnischen Methoden.

Die Aminocumarin-Antibiotika Novobiocin (Albamycin, PharmaciaUpjohn), Clorobiocin und Coumermycin A1 (Abb.1) sind Gyrasehemmstoffe, die von verschiedenen Streptomyceten gebildet werden. Das klinische Interesse an diesen Wirkstoffen beruht auf ihrer Einsatzmöglichkeit als Antibiotika gegen multiresistente grampositive Erreger (z.B. Vancomycin-resistente Staphylococcus aureus-Stämme). Zusätzlich zeigen diese Verbindungen einen synergistischen Effekt mit Zytostatika wie Etoposid, Teniposid und cis-Platin. Im Rahmen des Vorantrages wurden die Biosynthesegencluster aller drei Antibiotika kloniert und vollständig sequenziert. Die damit erhaltene genetische Information bietet die Basis für die hier vorgesehene Aufklärung der Biosynthese der prenylierten 4-Hydroxybenzoesäureeinheit von Novobiocin und Clorobiocin. Diese Untersuchungen werden in Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Prof. Christopher Walsh, Dept. of Biological Chemistry, Harvard University, Boston, durchgeführt. Unter Einsatz der von Prof. Walsh zur Verfügung gestellten Überexpressionskonstrukte für NovH und NovI wird unsere Arbeitsgruppe die Biosyntheseschritte zu der prenylierten 4-Hydroxybenzoesäureeinheit (Ring A) des Novobiocins und Clorobiocins aufklären. Nach unserer Hypothese handelt es sich hierbei um: a) die Prenylierung von b-Hydroxytyrosyl-NovH, katalysiert durch NovQ bzw. CloQ; b) die Retro-Aldol-Spaltung des Produktes, katalysiert durch NovR bzw. CloR; c) die Oxidation des resultierenden 3-Dimethylallyl-4-hydroxybenzaldehyds zur 3-Dimethylallyl-4-hydroxy-benzoesäure. Alternative Hypothesen zur Biosynthese werden im Arbeitsprogramm diskutiert. Parallel bearbeitet die Gruppe von Prof. Walsh die Reaktionsschritte zu der Aminocumarineinheit (Ring B) von Novobiocin und Clorobiocin. Dieses Projekt soll eine vollständige funktionelle Identifizierung der Biosynthesegene des Novobiocins ermöglichen. Dies erweitert nicht nur unser Verständnis von der Entstehung dieses klinisch eingesetzten Antibiotikums, sondern liefert auch die Grundlage für die Herstellung neuer Aminocoumarinantibiotika mit gentechnischen Methoden.