Forschung

Forschungsansatz

In der Abteilung für Pharmazeutische Biologie interessieren wir uns für die Gewinnung neuer Wirkstoffe aus bakteriellen Quellen. Als Grundlage dienen detaillierte Untersuchungen zur Biosynthese dieser Naturstoffe, welche Enzyme daran beteiligt sind und wie diese reguliert wird. Wir möchten herausfinden welche ökologischen und physiologischen Funktionen diese Verbindungen haben und welche zellulären Adaptionsmechanismen benötigt werden, um deren Produktion zu ermöglichen. Diese Erkenntnisse nutzen wir um neue Wirkstoffe zu finden oder herzustellen.

Zurzeit beschäftigen wir uns mit der Untersuchung einer Reihe von bakteriellen niedermolekularen Proteaseinhibitoren und deren Biosynthesewegen. Dazu benutzen wir Methoden der vergleichenden Genomik, der synthetischen Biologie, klassische Fütterungsstudien Isotopen-markierter Vorstufen sowie biochemische in vitro und proteinkristallographische (in Kooperation) Verfahren. Darüber hinaus setzen wir massenspektrometrische Techniken zum Studium des bakteriellen Metaboloms und des Proteoms ein.

Fokus unserer Forschungsarbeiten

Proteasen sind essenziell an einer Vielzahl von wichtigen biologischen Prozessen beteiligt und gelten als etablierte pharmakologische Zielstrukturen in einer Reihe unterschiedlicher Krankheiten. Trotz ihrer biologischen und medizinischen Relevanz ist erstaunlich wenig bekannt über die Biosynthese und physiologischen Funktion von Protease-hemmenden Naturstoffen aus Bakterien. In den letzten Jahren haben wir einen Fokus darauf gelegt möglichst detailliert zu verstehen wie insbesondere die aktivitätsbestimmenden Strukturkomponenten, die sogenannten Warheads, von Proteaseinhibitoren gebildet werden. Unter anderem haben wir die Biosynthese der α',β'-Epoxyketongruppe von Epoxomicin-ähnlichen Proteasominhibitoren, der N-Hydroxy-2-pentylsuccinamsäure-Einheit von Actinonin-ähnlichen Metalloproteaseinhibitoren, des trans-disubstituierten β-Lactons von Belactosin, und die Phosphoramidatgruppe des Phosphoramidons untersucht. Durch gezielte Manipulation der Biosynthesewege und ihrer Enzyme können wir neue Derivate herstellen.

Auswahl laufender Projekte

1) Studien zur Biosynthese von Proteaseinhibitoren

2) Computer-gestützte Gewinnung neuer Proteaseinhibitoren durch Genome Mining

3) In vitro Biosynthese und synthetische Biologie zur Herstellung neuer Proteaseinhibitoren​ 

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