Struktur eines bislang unbekannten Biomoleküls aufgeklärt

Im Rahmen von zwei am Institut für Mikrobiologie der LFU Innsbruck durchgeführten Diplomarbeiten wurde ein neuer Naturstoff entdeckt, dessen Struktur bis vor kurzem nicht bekannt war. Diese Diplomarbeiten wurden von V. Passler und S. Reiter unter Anleitung von Univ.-Prof. Dr. Dr.h.c. Kurt Haselwandter vom Institut für Mikrobiologie durchgeführt.
Struktur des Siderophors mit der Bezeichnung Basidiochrom
Struktur des Siderophors mit der Bezeichnung Basidiochrom

Eine enge Zusammenarbeit mit der Universität Tübingen ermöglichte nun die Aufklärung der Struktur dieses Biomoleküls.

Bei diesem Naturstoff handelt es sich um ein Siderophor. Siderophore sind organische Verbindungen, welche unter Eisenmangelbedingungen ausgeschieden werden und mit hoher Wirksamkeit dreiwertiges Eisen, wie es in der Biosphäre vorkommt, binden. Solche Biomoleküle sind essentiell für die Eisenversorgung von Lebewesen, Mikroorganismen aber auch höheren Organismen. Dieses in seiner Struktur bislang unbekannte Siderophor wird von Pilzen synthetisiert, welche mit Orchideen in Symbiose leben. Fast alle Pflanzenarten bilden eine Lebensgemeinschaft mit Pilzen, welche als Mykorrhiza bezeichnet wird. Eine der bekannten Mykorrhizaformen ist jene, auf welche die Pflanzenfamilie der Orchideen angewiesen ist. Es gibt Hinweise darauf, dass nicht nur die Eisenversorgung der Pilze, sondern auch der damit assoziierten Pflanzen durch die Ausscheidung von Siderophoren gewährleistet wird.

Für die Aufklärung der Struktur dieses Biomoleküls war es nötig, von dieser Substanz Mengen im Milligrammbereich herzustellen. Dazu wurden die Pilze unter Eisenmangel in einer entsprechenden Nährlösung gezüchtet, aus dem Kulturfiltrat die eisenbindende Verbindung extrahiert und mittels chromatographischer Verfahren gereinigt. Sobald für die chemische Analytik ausreichende Mengen dieser Substanz zur Verfügung standen, konnte die Struktur an der Universität Tübingen, Deutschland, aufgeklärt werden. Dazu dienten im Wesentlichen die Massenspektroskopie und verschiedene Methoden der zweidimensionalen Kernmagnetresonanzanalyse.

Die wichtigsten Ergebnisse dieser internationalen Zusammenarbeit wurden in einer für solche Untersuchungen bestens ausgewiesenen wissenschaftlichen Zeitschrift publiziert. Weitere Informationen zur Siderophorenbiosynthese durch Mykorrhizapilze finden sich in einem Review, der nächstes Jahr in Form eines Buchkapitels erscheinen wird.