Dr. Max Crüsemann

Forschungsbereiche

Unsere Gruppe interessiert sich für die Charakterisierung und die Biosynthese von Naturstoffen. Dies sind Verbindungen, die aus verschiedenen terrestrischen und marinen Quellen wie Bakterien, Pilze und Pflanzen stammen. Naturstoffe haben eine enorme strukturelle Vielfalt und weisen häufig starke biologische, z.B. antibiotische oder zytotoxische Aktivitäten auf. So überrascht es nicht, dass mehr als die Hälfte der für den menschlichen Gebrauch zugelassenen Arzneistoffe Naturstoffe oder von Naturstoffen abgeleitet sind. Für die Entwicklung neuer Arzneistoffe ist es daher nach wie vor sehr wichtig, neue Naturstoffe mit innovativen Aktivitäten, Wirkmechanismen und Strukturmerkmalen zu finden und zu charakterisieren.

Da traditionelle Kultivierungs- und Isolierungsmethoden häufig nur zu Wiederentdeckungen von bekannten Verbindungen führen, wenden wir interdisziplinäre, „Omics“-basierte Methoden an, um gezielt neue, bioaktive Naturstoffe aus wenig erforschten Quellen zu charakterisieren. Genomsequenzierungen und die Entwicklung von hochleistungsfähigen bioinformatischen Methoden haben gezeigt, dass viele Bakterien eine große Anzahl an nicht charakterisierten Biosynthesewegen, organisiert in Genclustern, besitzen. Dieser Ansatz wird "Genome Mining" genannt. Wir verwenden modernste Methoden der synthetischen Biologie, um die von uns priorisierten Gencluster direkt zu klonieren und in heterologen Wirten zu exprimieren, gefolgt von der Strukturaufklärung und Bioaktivitätstestungen. Ebenfalls können Naturstoffproduzenten durch äußere Einflüsse oder gezielte Veränderungen des Genclusters von Interesse dazu gebracht werden, die gewünschten Verbindungen zu produzieren. Wir verwenden routinemäßig innovative, Massenspektrometrie-basierte Methoden, die bei der schnellen Dereplikation von Naturstoffen aus komplexen Mischungen und der Optimierung verschiedener experimenteller Produktionsbedingungen helfen.

Die Biosynthese von Naturstoffen beinhaltet oft faszinierende und hoch effiziente biochemische Reaktionen. Wir untersuchen Biosynthesewege von komplexen, bioaktiven Naturstoffen im Detail, indem wir wichtige Biosyntheseschritte mit heterolog exprimierten und aufgereinigten Enzymen in vitro analysieren und diese mit in vivo-Experimenten in den Naturstoffproduzenten ergänzen. Die gewonnenen Erkenntnisse über die Biosynthesen komplexer Naturstoffe helfen uns dabei, diese Biosynthesewege für die Erzeugung neuer Verbindungen mit verbesserten strukturellen oder biologischen Aktivitäten gezielt zu verändern.

Eines unserer Hauptprojekte beschäftigt sich mit dem potenten G-Protein-Inhibitor FR900359 (FR). Wir haben in uns in den letzten Jahren eingehend mit der Biosynthese dieses komplexen nichtribosomalen, zyklischen Depsipeptidnaturstoffs in pflanzenassoziierten Bakterien beschäftigt. Zwei unserer Arbeiten wurden kürzlich auf Zeitschriftentiteln vorgestellt: