Boku-Forscher um Joseph Strauss erkunden, wie die Produktion von Antibiotika und anderen Medikamenten durch Pilze angeregt werden kann. Inaktive Gene sollen durch Nahrungsmangel erweckt werden.
Mikroorganismen führen untereinander harte Kriege mit chemischen Waffen, die sich der Mensch zunutze macht, seit Alexander Flemming 1928 eher durch Zufall etwas entdeckt hat: Der Schimmelpilz Penicillium produziert einen Wirkstoff, der Bakterien tötet, Penizillin. Inzwischen hat man viele ähnliche Naturprodukte nutzen gelernt, aber das Potenzial ist noch weithin unausgeschöpft. „Im Labor arbeiten wir gern mit Reinkulturen“, erklärt Joseph Strauss (Boku), der sich auf einen anderen Schimmelpilz spezialisiert hat, Aspergillus nidulans: „Deshalb produzieren Schimmelpilze dort qualitativ und quantitativ viel weniger Mykotoxine (Pilzgifte), als sie das vermutlich in der Natur tun, wo sie in ständigem Kontakt mit anderen Mikroorganismen stehen.“
Die Vermutung liegt nahe, in der Reinkultur gibt es nur den Schimmelpilz, keine Feinde, keine Konkurrenz – und Futter genug. Einen direkteren Hinweis brachten Genomanalysen vieler Schimmelpilze: Ganze Gengruppen für Mykotoxine sind zwar vorhanden, werden aber unter normalen Laborbedingungen nie aktiv. Um das zu ändern, brachte Strauss vor drei Jahren ein Stück Natur ins Labor: Mangel (an Futter) und/oder Überfluss (an Pilzen).
Bakterien aktivieren Pilzgene
Unter beiden Bedingungen aktivierte A. nidulans früher stillgestellte Gene und produzierte mit ihnen neues Gift bzw. chemische Vorstufen. Das tat der Pilz auch in einem Labor in Jena, dort hatten ihn die Forscher einem anderen Teil der natürlichen Umwelt ausgesetzt: Bakterien. Vor allem eines – Streptomyces rapamycincus, selbst ein Giftproduzent – regte die Pilze zur Giftproduktion an. „Diese Mykotoxine haben sich teilweise mit denen in unserem Labor überlappt“, berichtet Strauss, „deshalb haben wir uns mit der Gruppe in Jena zusammengetan.“ Man wollte erstens das Wie und zweitens das Warum klären.
Beim Wie ist man nun einen großen Schritt weiter: Die Inaktivierung der Gene ist ein epigenetisches Phänomen, das an der Verpackung ansetzt: Chromosomen sind lange Fäden – etwa 1,7 Meter –, die in eine Art Wollknäuel (Histon) gewickelt sind. Ob ein Gen aktiv werden kann, hängt an seiner Verpackungsdichte – und die wird von angehängten Methylgruppen gesteuert. Sie verdichten regional so, dass Gene nie abgelesen werden, inaktiv bleiben (Pnas, 8. 9.).
Aber in der Not – etwa, wenn das Futter zur Neige geht – werden sie erweckt. Ob auch die Anwesenheit S. rapamycincus die Pilze in Not bringt, ist noch nicht geklärt. Die Forscher schreiben vorsichtiger von „cross talk“ zwischen Pilz und Bakterium. Im nächsten Schritt soll geklärt werden, welche Botschaften vom Bakterium zum Pilz gehen müssen, auf dass dieser möglicherweise Nützliches für die Medizin produziert.