idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
Grafik: idw-Logo

idw - Informationsdienst
Wissenschaft

Medienpartner:
Wissenschaftsjahr


Teilen: 
17.01.2012 14:19

Pflanzliche Fabriken für wertvolle Substanzen

Jörg Feuck Kommunikation
Technische Universität Darmstadt

    Darmstadt. Seit Jahrtausenden liefern Pflanzen hochwirksame Arzneistoffe, wertvolle Duft- und Aromastoffe sowie unverzichtbare Grundsubstanzen für die moderne Industrie. Die Nutzung dieser hochwertigen Substanzen ist allerdings nur eingeschränkt möglich, da viele von ihnen in langsam wachsenden oder gar seltenen Pflanzen vorkommen. Heribert Warzecha, Professor für Plant Biotechnology and Metabolic Engineering an der TU Darmstadt, hat im vergangenen Sommer die europäische Forschungsgruppe „Plant Metabolic Engineering for High Value Products“, ins Leben gerufen. In dem Netzwerk arbeiten 100 Wissenschaftler aus 21 Ländern daran, Pflanzen dazu zu bringen, spezifische Substanzen zu produzieren.

    Pflanzen als Bioreaktoren
    „Wir wollen zunächst wichtige hochwertige Substanzen identifizieren und sammeln, die für eine Produktion in Pflanzen in Frage kommen“, erläutert Warzecha, „und zwar die ganze Bandbreite von stark wirksamen Arzneistoffen bis hin zu chemischen Komponenten für unterschiedlichste industrielle Produkte.“ Das ist jedoch nicht das einzige Ziel von „Plant Engine“ (www.plantengine.eu). Darüber hinaus will der Biotechnologe die Produktion von „high value“-Produkten erleichtern und damit billiger machen. „Ein prominenter Vertreter solcher hochwertigen Substanzen ist das Krebsmedikament Vincristin, das aus einer auf Madagskar wachsenden Art des Immergrün isoliert wird. Für die Produktion von einem Gramm Arzneistoff sind 2 Tonnen dieses madegassischen Gewächses vonnöten: ein Gramm kostet 1000 Euro.“ Und nicht zuletzt soll Plant Engine die Produktion neuer Substanzen vorantreiben, die in dieser Form nicht in Pflanzen vorkommen. Wissenschaftler sprechen deswegen bezüglich ihres Metiers auch von Metabolic Engineering, den Stoffwechsel-Ingenieurswissenschaften.

    Bio-Ingenieure schaffen Zellfabriken
    Basis hierfür ist die synthetische Biologie, eine sehr junge Wissenschaft, bei der sich Mikrobiologen mit Chemikern, Ingenieuren, Nanowissenschaftlern und Bioinformatikern zusammentun, um neue biologische Systeme zu schaffen – seien es einzelne Moleküle, Zellen oder ganze Organismen – wie sie von der Natur nicht geschaffen wurden. Hierzu greifen sie in den Stoffwechsel ein, also jenen Vorgang im pflanzlichen Organismus, bei dem zahllose Eiweiße hergestellt und umgebaut werden, die die Stoffkreisläufe in der Pflanze regeln. Hierfür verändern die Wissenschaftler die Produktionswege einzelner Eiweiße, sogenannte Biosynthesewege, so dass die gewünschten Stoffe in größeren Mengen produziert werden. „Oder wir pflanzen bestimmte Synthesewege einer Pflanze etwa in Bakterien oder in Hefe ein, oder in schnell wachsende Tabakpflanzen. Vor kurzem haben Forscher Artemisinin, eine Substanz aus einem chinesischen Beifussgewächs in Zellkulturen produziert“, konkretisiert Warzecha. „So könnte womöglich künftig Malaria-Patienten mit diesem Wirkstoff geholfen werden.“ Die neuen „Zellfabriken“ bilden also Substanzen auf Geheiß der Wissenschaftler. „Es sind genetisch veränderte Pflanzen, die wir natürlich nicht in die Natur setzen“, betont Warzecha, „sondern nur in Gewächshäusern aufziehen.“

    Suche nach neuen Werkzeugen
    Der Darmstädter Biotechnologe selbst widmet sich Rauvolfia, einem immergrünen Strauch, der manchem vielleicht eher unter dem deutschen Namen Schlangenwurz oder Teufelspfeffer ein Begriff ist. „Rauvolfia produziert Ajmalin, einen Wirkstoff gegen Herzrhythmusstörungen. Deswegen ist die Pflanze bereits sehr lange bekannt und ihre Biosynthesewege schon gut untersucht“, erläutert Warzecha die Wahl seiner Modellpflanze. Er will mithilfe der Schlangenwurz mehr über die Möglichkeiten der Bio-Ingenieure erfahren: wie sie Biosynthesewege verändern können. Oder wie Enzyme - quasi die Werkzeuge der Substanz-Produktion - ausgetauscht oder verändert werden können. Welche Gene hierfür ein- und abgeschaltet werden müssen, wie also letztendlich die Produktion bestimmter Substanzen genetisch erhöht oder vermindert werden kann. Eine Enzymklasse, auf die Warzecha besonderes Augenmerk legt, sind die Cytochrom P450-Enzyme. Sie kommen „vor allem in der Leber vor, wo sie viele verschiedene Giftstoffe abbauen. Entsprechend viele unterschiedliche Substrate könnten sie auch in der Pflanze umsetzen.“ Mit diesen Multifunktionswerkzeugen könnten, so hofft der Darmstädter Forscher, unterschiedlichste Synthesewege in der Pflanze untersucht und manipuliert werden.

    Pressekontakt
    Prof. Heribert Warzecha
    Tel. 06151/16-4024
    warzecha@bio.tu-darmstadt.de

    Hinweis an die Redaktionen
    Ein Pressefoto zu Plant Metabolic Engineering können Sie im Internet unter www.tu-darmstadt.de/pressebilder herunterladen.


    Weitere Informationen:

    http://www.plantengine.eu


    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Journalisten, Wissenschaftler, jedermann
    Biologie, Medizin
    überregional
    Buntes aus der Wissenschaft, Forschungsprojekte
    Deutsch


    Hilfe

    Die Suche / Erweiterte Suche im idw-Archiv
    Verknüpfungen

    Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.

    Klammern

    Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).

    Wortgruppen

    Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.

    Auswahlkriterien

    Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).

    Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).