Chemiefabrik im Boden: Forschende wecken stille Bakteriengene und entschlüsseln neue Naturstoffe

Unter unseren Füßen arbeitet eine erstaunliche Chemiefabrik. Bestimmte Bodenbakterien, die Myxobakterien, sind für vielfältige und oft biologisch aktive Naturstoffe bekannt. Manche ihrer Baupläne bleiben allerdings stumm: Sie stehen zwar im Erbgut, werden aber nicht genutzt. Forschende zweier Helmholtz-Einrichtungen haben nun einen solchen schlummernden Bauplan geweckt und eine neue Familie von Naturstoffen genau untersucht: die Myxoglucamide.

Ein Bauplan, der nur schweigt Die Arbeit stammt vom Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) in Saarbrücken, einem Standort des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI), das mit der Universität des Saarlandes kooperiert, sowie vom HZI selbst. Die Ergebnisse sind in zwei miteinander verbundenen Studien in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie International Edition“ erschienen; die Institute haben sie am 26. Oktober 2026 vorgestellt.

Produzent der Stoffe ist ein im Boden lebendes Myxobakterium mit der Laborbezeichnung Cystobacterineae sp. MCy9003. Das Programm, mit dem es die Myxoglucamide herstellt, war jedoch verborgen. Die zuständigen Gene bilden ein sogenanntes Gencluster – eine Gruppe von Genen, die zusammen ein Molekül herstellen können. Mit modernen genetischen Methoden hat das Team diesen Bauplan gezielt aktiviert. Erst dadurch ließen sich die Stoffe überhaupt herstellen und nachweisen.

Bausteine wie aus Zucker, Fett und Eiweiß Die Moleküle verbinden Bausteine, die man von Zuckern, Fetten und Eiweißen kennt, zu einem Aufbau, der so bisher nicht beschrieben war. Auch der Herstellungsweg in der Zelle überraschte: Mehrere Enzyme arbeiten auf eine unerwartete Art zusammen. Eine Schlüsselrolle spielten dabei ungewöhnliche Abschnitte der beteiligten Enzyme, im Fachjargon atypische Kondensationsdomänen. Sie halfen laut dem Titel der Studie, die Stoffe aufzuspüren und ihre Entstehung zu entschlüsseln. „Die Natur hat hier Wege gefunden, die wir bisher nicht kannten“, sagt Rolf Müller, wissenschaftlicher Direktor des HIPS. Sein Team war bereits an der ursprünglichen Entdeckung des Moleküls und der Aufklärung seiner Struktur beteiligt.

Für Chengzhang Fu, der am HIPS die Nachwuchsgruppe „Genome Mining für Sekundärstoffe“ leitet, zeigt der Fund, wie viel chemisches Potenzial in „bislang stillen Genclustern“ von Mikroorganismen steckt. Wer weiß, wie solche Herstellungswege funktionieren, kann künftig gezielter nach weiteren verborgenen Stoffen suchen.

Nachbauen statt warten Das Bakterium liefert die Substanz allerdings nur in winzigen Mengen – zu wenig für weitere Versuche. Das Team entwickelte deshalb eine Totalsynthese: Myxoglucamid A lässt sich nun vollständig im Labor aufbauen. Damit konnten die Forschenden auch abgewandelte Varianten herstellen und prüfen, welche Teile des Moleküls für seine Wirkung wichtig sind. Einige dieser Varianten binden ihr Zielprotein deutlich stärker als das natürliche Vorbild.

Welches Zielprotein das ist, fand die Gruppe um Mark Brönstrup, Leiter der Abteilung Chemische Biologie am HZI, mit einer Methode heraus, die in Zellen systematisch nach Bindungspartnern eines Moleküls sucht. Das Ergebnis: Die Myxoglucamide binden vor allem an das menschliche Enzym AKR1C3. Es ist an der Bildung bestimmter Hormone und entzündungsrelevanter Botenstoffe beteiligt, kommt bei verschiedenen Krebsarten vermehrt vor und kann dort das Wachstum von Tumorzellen fördern. In der Forschung wird es unter anderem im Zusammenhang mit Prostatakrebs und Leukämie seit Jahren als mögliches Angriffsziel für Medikamente untersucht.

Noch kein Medikament – aber ein Fingerzeig Wichtig ist die Einordnung: Ein Krebsmittel sind die Myxoglucamide nicht. Eine starke Wirkung auf das Wachstum von Krebszellen konnte das Team nicht nachweisen. Die Bindung an AKR1C3 macht die Stoffe aber zu einem möglichen Ausgangspunkt für die Entwicklung neuer Wirkstoffe. Brönstrup sieht darin eine grundsätzliche Lehre: Auch Naturstoffe ohne offensichtliche biologische Wirkung können „hochinteressante Zielstrukturen“ im Körper ansprechen.

Bis daraus vielleicht einmal ein Medikament wird, ist es ein weiter Weg. Die eigentliche gute Nachricht liegt deshalb im Wie: Die Studien zeigen, dass im Erbgut unscheinbarer Bodenbakterien noch viele ungehobene Schätze schlummern – und dass Forschende inzwischen Werkzeuge haben, um sie zu wecken, zu verstehen und im Labor nachzubauen.