Bioaktive Moleküle aus endophytischen Mikroorganismen

Ausgangssituation

Endophytische Organismen leben in symbiotischer Gemeinschaft mit Pflanzen und produzieren sogenannte sekundäre Metabolite, die - sofern sie eine biologische Aktivität aufweisen - von großem Interesse für pharmazeutische Anwendungen sind.

Auch wenn die von den Organismen produzierten Metabolite selbst keine allzu hohe biologische Aktivität haben, sind sie doch von unschätzbarem Wert, weil sie gelegentlich neue Leitstrukturen beinhalten, von denen sich eine ganze Reihe neuer Verbindungen ableiten lassen.

Von besonderem Interesse für die Suche nach diesen neuen Leitstrukturen sind Ökosysteme wie beispielsweise der tropische Regenwald, in dem eine Vielzahl bisher unbekannter Pflanzenmetabolite unter den vorherrschenden klimatischen Bedingungen gebildet werden. Aber auch Extremstandorte wie z.B. Vulkan- oder Permafrostgebiete stellen Habitate für sogenannte Extremophile dar, die wiederum im Rahmen ihres Stoffwechsels zum Teil exotische neue Verbindungen aufbauen.

Abbildung 31: //Nothapodytes foetida// im Pflanzgarten des Regional Research Laboratory Jammu

Lösungsansatz

Im Rahmen des vom Institut für Umweltforschung bearbeiteten Forschungsprojektes werden endophytische Pilze untersucht, die auf dem Baum Mappia foetida wachsen, der in Indien insbesondere in Kaschmir gefunden wird. Das Klima in Kaschmir zeichnet sich durch warme Sommer und zum Teil extrem kalte Winter aus.

Abbildung 32: 20(S)-Camptothecin

Ziel des Vorhabens ist, Camptothecin (Abb. 32), einen Wirkstoff mit hohem Potential gegen Krebs, aus den endophytischen Organismen zu gewinnen und seine Identität mit synthetisch zugänglichem Material zu vergleichen.

Camptothecin ist jedoch aufgrund des nur begrenzt zur Verfügung stehenden Pflanzenmaterials nicht in genügend großer Menge produzierbar. Ein biotechnologisches Verfahren basierend auf der Gewinnung von Camptothecin aus den endophytischen Pilzen würde eine wesentlich bessere Verfügbarkeit des Wirkstoffes ermöglichen.

In dem gemeinsamen Projekt werden einerseits die gut etablierten mikrobiologischen Verfahren zur Isolierung der Pilze an dem Regional Research Laboratory, RRL in Jammu, Kaschmir und andererseits die spektroskopische Expertise am Institut für Umweltforschung in Dortmund genutzt.

Geldgeber:

DLR
Internationales Büro des Bundesministerium für Bildung und Forschung

Ansprechpartner

Univ.-Prof. Dr. Dr. h.c. Michael Spiteller
M.Spiteller@infu.uni-dortmund.de
Fon: (0231) 755-4080

Dr. rer. nat. G. N. Qazi
http://www.rrljammu.org/People/GNQazi/Dr_Qazi_homepage.htm
qazi_gn@yahoo.com
Fon: +91 (191) 544430

Veröffentlichungen

1. Nazir, A.; Verma, V.; Puri, S.C.; Riyaz-Ul-Hassan, S.; Spiteller, M. ; Qazi, G.N. (2007):
   "Endophytes as potential sources for bioactive molecules: First report of Podophyllo-toxin and allied lignans from an endophytic fungus" Canadian Journal of Microbiology in preparation.

2. Puri, S. C.; Amna, T.; Arora, R.; Singh, S.; Chawla, R.; Sharma, R. K.; Spiteller, M.; Qazi, G. N. (2007):
   "Pro- and Antioxidant activities of extracts of Entrophosphora infrequens, a camptothecin-producing endophytic fungus associated with the medicinal plant Nothapodytes foetida" Journal of Applied Microbiology in preparation.

3. Amna, T.; Puri, S. C.; Verma, V.; Sharma, J. P.; Khajuria, R. K.; Musarrat, J.;Spiteller, M.; Qazi, G. N. (2006):
   "Bioreactor Studies on the endophytic Fungus entrophospora infrequens for the Production of an anticancer alkaloid Camptothecin" Canadian Journal of Microbiology, 52(3), 189-196.

4. Bhat, B.A. ; Dhar, K.L.; Puri, S.C.; Spiteller, M. (2006):
   "A Novel One Pot Rearrangement Reaction of 2,3,-Epoxydiaryl Ketones: Synthesis of +/- -5,5-Disubstituted Imidadazolones and 5,5-Disubstituted Hydantoins" SynLett, 17, 2723-2726.

5. Puri, S.C.; Handa, G.; Bhat, B.A.; Dhar, K.L.; Spiteller, M.; Qazi, G.N. (2006):
   "Characterization of Two Epimers, 4 α and 4 β, of a Novel Podophyllotoxin -4-0-(D)-6-Acetylglucopyranoside from Podophyllum hexandrum by LC-ESI-MS-MS" Journal of Chromatographic Science, 44 (5), 239-243.

6. Smelcerovic, A.; Verma, V.; Spiteller, M.; Ahmad, S. M.; Puri, S. C.; Qazi, G. N. (2006):
   "Phytochemical analysis and genetic characterisation of six Hypericum species from Serbia" Phytochemistry, 67, 171-177.

7. Chawla, R.; Arora, R.; Sagar, R. K.; Singh, S.; Puri, S. C.; Kumar, R.; Singh, S.; Sharma, A. K.; Prasad, J.; Khan, H. A.; Sharma, R. K; Dhar, K. L., Spiteller, M.; Qazi, G. N. (2005):
   "3-O-ß-D-Galactopyranoside of Quercetin as an Active Principle from High Altitude Podophyllum hexandrum and Evaluation of its Radioprotective Properties" Zeitschrift für Naturforschung, 60c, 728-738.

8. Puri, S. C.; Verma, V.; Amina, T.; Qazi, G. N.; Spiteller, M. (2005):
   "An endophytic fungus from Nothapodytes foetida that produces camptothecin" Journal of Natural Products, 68 (12), 1717-1719.