Ökologie des Cyclodepsipeptids FR900359
Das zyklische Depsipeptid FR900359 (FR) besitzt insektizide Wirkung. [Crüsemann M. et al, 2017] Letztere wird wahrscheinlich über die Hemmung von Gq Proteinen vermittelt, welche die Signaltransduktion von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCR) verhindert. Dies wäre ein einzigartiger ökologischer Abwehrmechanismus, der hohe Targetspezifität (Gq) mit pleiotroper biologischer Wirkung (Einfluss auf viele GPCRs) verbindet. FR wird von symbiontischen Bakterien der Gattung Burkholderia in der Pflanze Ardisia crenata gebildet und v.a. am Blattrand angereichert, und schützt so die Pflanze wahrscheinlich vor dem Angriff von Fraßfeinden. Kürzlich konnte die Arbeitsgruppe meiner Betreuerin ein frei lebendes Bakterium identifizieren, Chromobacterium vaccinii, das ebenfalls FR bildet [Hermes C. et al, 2021]. Mithilfe dieses Bakteriums kann nun die ökologische Bedeutung von FR näher untersucht werden. Erste Projektarbeiten ermöglichten die Isolierung weitere FR-Derivate, welche in ihrer Gq-hemmenden Wirkung schwächer sind als FR selbst. Dies unterstützt die Hypothese, dass es sich bei FR um einen evolutiv ideal entwickelte Abwehrstoff handelt. Neben den neuen Derivaten wurde die Sequenz des homologen Biosynthesegenclusters (BGCs) aus dem neu entdeckten freilebenden Bakterium aufgeklärt und verglichen. Hierbei zeigte sich, dass die grundlegende Struktur der beiden BGCs gleich war. Weitere Arbeiten ermöglichten die vollständige Sequenzierung des Genoms von C. vaccinii. Außerdem konnte ein vollständig Isotopen-markierter Standard generiert werden, der eine Quantifizierung von FR in Erdproben ermöglicht. Im zweiten Jahr konnten Versuche mit Erdextrakten durchgeführt werden, welche erste Hinweise auf eine FR Produktion unter natürlichen Bedingungen ergaben. Experimente an der Fruchtfliege Drosophila melanogaster bestätigten die konzentrationsabhängige Toxizität von FR und sind ein wichtiger Teilschritt für die Entwicklung eines Testsystems zur Messung der direkten Toxizität von FR. Zur Untersuchung der FR Wirkung an Pflanzenpathogenen konnten 2020 Vorversuche mit dem „weißen“ Rübenzystennematoden (Heterodera schachtii) durchgeführt werden, die den Nematoden als geeigneten Untersuchungsorganismus identifizierten.