Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie (Leibniz-HKI) sowie der Universitäten Jena und Würzburg haben den molekularen Mechanismus aufgeklärt, mit dem zwei Bakterienarten sich gegenseitig vor Fressfeinden schützen. Die Studie erschien in der Fachzeitschrift Journal of the American Chemical Society (JACS).
Bereits 2021 hatte ein Team um Pierre Stallforth vom Leibniz-HKI gezeigt, dass Bakterien der Gattungen Pseudomonas und Paenibacillus kooperieren, um einer Amöbe als Prädator zu entgehen. Nun gelang es einem interdisziplinären Team unter Leitung von Pierre Stallforth, Ute Hellmich und Markus Lakemeyer, den genauen Verteidigungsmechanismus aufzuklären.
Kern der Abwehr ist das Lipopeptid Syringafactin, das von Pseudomonas sp. SZ40 produziert wird. Paenibacillus sp. SZ31 spaltet dieses Molekül mithilfe zweier spezieller Enzyme – sogenannter DL-Peptidasen – an einer ungewöhnlichen Stelle. Dadurch entsteht ein für die Amöbe toxischer Stoff. Die Enzyme greifen gezielt die D-Form von Aminosäuren an, die in der Natur selten vorkommt und für die meisten Enzyme unzugänglich ist.
Die Forscher betonen, dass es sich nicht um einen Einzelfall handelt, sondern um einen generellen, hoch spezifischen Mechanismus. Die DL-Peptidasen könnten künftig auch zur Strukturaufklärung komplexer Naturstoffe dienen, indem sie diese selektiv in kleinere Fragmente zerlegen. Dies erleichtert die Analyse neuer Naturstoffe und unterstützt die Entwicklung naturstoffbasierter Antiinfektiva.
Die Untersuchung nutzte unter anderem die MALDI-Technik zur Visualisierung: Syringafactin erscheint in Blau, das modifizierte, toxische Derivat in Grün.
Die enge Kooperation der beteiligten Gruppen aus Jena und Würzburg wird als entscheidend für den Erfolg beschrieben. Nur durch die Kombination von Expertise zu kleinen Naturstoffen, Proteinstrukturen, Zellbiologie und ökologischen Kontexten sei die Fragestellung in dieser Tiefe bearbeitbar gewesen. Die lokale Zusammenarbeit im Exzellenzcluster Balance of the Microverse und im Sonderforschungsbereich ChemBioSys ermöglichte einen intensiven, interdisziplinären Austausch.
Beteiligt waren unter anderem Shuaibing Zhang, Ying Huang, Kevin Schlabach, Mai Anh Tran, Raed Nachawati, Anna Komor, Christian Hertweck und Pierre Stallforth (Leibniz-HKI), Markus Lakemeyer und Ute Hellmich (Universität Jena) sowie Nicole Bader und Hermann Schindelin (Universität Würzburg). Die Arbeit wurde von der Werner-Siemens-Stiftung, dem Exzellenzcluster Balance of the Microverse und dem Sonderforschungsbereich ChemBioSys gefördert.
Zhang S, Huang Y, Schlabach K, Tran M A, Nachawati R, Bader N, Komor A J,
Hertweck C, Schindelin H, Lakemeyer M,*Hellmich U A,*and Stallforth P* (2026)
Microbial DL-Peptidases Enable Predator Defense and Facilitate Structure
Elucidation of Complex Natural Products. JACS.
https://doi.org/10.1021/jacs.5c17955
*corresponding authors
