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ChemikerInnen machen ersten Schritt zur Aufklärung der Biosynthese von bisher unbekanntem
Phosphonat
Wien (universität) - Durch geschickte chemische Synthese gelang es Katharina Pallitsch von der Fakultät
für Chemie, die räumliche Struktur eines erst kürzlich entdeckten Phosphonats aufzuklären,
welches in Zukunft als medizinischer Wirkstoff Anwendung finden könnte. Dies ist ein erster, wichtiger Schritt
auf dem Weg zur Aufklärung des Biosynthesewegs dieser Verbindung. Die Arbeit erscheint als Coverstory der
aktuellen Ausgabe des Fachjournals "Chemistry – A European Journal" und wurde als "Hot Paper"
klassifiziert.
Phosphor ist einer der wichtigsten Nährstoffe. Jede Zelle benötigt ihn, um zu wachsen und sich zu vermehren.
Daher nehmen alle Lebewesen Phosphor aus ihrer Umwelt auf und bauen ihn in unterschiedliche Zellstrukturen ein.
Ein wichtiges Beispiel für ein Molekül, das nicht ohne Phosphor auskommt, ist die DNA, die unsere Erbinformation
trägt.
Die meisten Organismen können Phosphor nur in einer bestimmten Form nutzen, nämlich als sogenanntes anorganisches
Phosphat. Es gibt allerdings auch andere Formen von phosphorhältigen Molekülen, zum Beispiel Phosphonate.
Sie können im Labor hergestellt werden, aber auch natürlichen Ursprungs sein und haben ein breites Anwendungsspektrum,
das vom landwirtschaftlichen Bereich (Dünger oder Pflanzenschutzmittel) bis hin zur Humanmedizin (als antibakterielle
oder antivirale Wirkstoffe) reicht. Phosphonate sind daher eine wirtschaftlich bedeutende Naturstoffklasse – ein
sehr hoher Prozentsatz aller neu entdeckten Phosphonate biologischen Ursprungs wird kommerziell genutzt (15%).
Auf der Suche nach neuen Vertretern dieser Naturstoffklasse werden modernste genetische Sequenzierungsverfahren
eingesetzt. Man erhofft sich dadurch die ökonomisch rentable Entdeckung neuer, potentieller Wirkstoffe. Erst
kürzlich konnten WissenschafterInnen einige strukturell außergewöhnliche, bisher unbekannte Phosphonate
isolieren, darunter: Hydroxynitrilaphos und Phosphonocystoximat. Allerdings reichten die gewonnenen Mengen nicht
dazu aus, um die Aktivität dieser Verbindungen gegenüber verschiedenen Krankheitserregern zu testen.
Auch die genaue räumliche Struktur der Verbindungen blieb unbekannt. "Die tatsächliche, biologische
Wirkung hängt aber in den meisten Fällen von der exakten, dreidimensionalen Struktur einer Verbindung
ab", erklärt Katharina Pallitsch vom Institut für Organische Chemie der Universität Wien, die
gemeinsam mit den Studierenden Barbara Happl und Christian Stieger zum Thema forscht.
In ihrer aktuellen Studie gelang es ihnen nun erstmals, die exakte räumliche Struktur beider Moleküle
zu definieren. "Außerdem konnten wir genügend große Mengen von beiden Substanzen herstellen,
um deren biologische Aktivität zu testen", so Pallitsch. Eine ebenfalls in dieser Arbeit präsentierte
eigens entwickelte Markierungsstrategie könnte es in Zukunft ermöglichen, den Biosyntheseweg von Hydroxynitirlaphos
näher zu erforschen. Dies soll dabei helfen zu klären, ob Hydroxynitrilaphos ein Abbauprodukt oder ein
Zwischenprodukt der Synthese von Hydroxyphosphonocystoximat, einem weiteren Vertreter der Phosphonate, ist.
Publikation in "Chemistry – A European Journal"
Determination of the absolute configuration of (–)-hydroxynitrilaphos
and related biosynthetic questions, Katharina Pallitsch, Barbara Happl, Christian Stieger,
DOI: 10.1002/chem.201702904
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