Identifizierung von Stoffwechselprodukten und computergesteuerte Strukturaufklärung

Das neue Orbitrap- und UPLC-System eröffnete viele Möglichkeiten im Bereich der metabolomischen Forschung und Naturstoffbestimmung. Die Ultrahochdruck-Chromatographie hat das Massenauflösungsvermögen der Chromatografie weiter erhöht, die Massengenauigkeit der Orbitrap hat die Bestimmung der molekularen Zusammensetzung von chemischen Ausgangsstoffen und Fragmentionen stark vereinfacht. Zusammen mit NMR-Daten ist ein Stukturvorschlag schnell gemacht. Aus neuesten Publikationen können wir die Identifizierung einer Reihe von Glucosinolat-Spaltprodukten erwähnen, die eine signifikante Rolle bei der natürlichen pflanzeneigenen Abwehr spielen (Bednarek et al. 2009 Science).

Kürzlich wurden mehrere antibiotische Substanzen, die symbiotische Streptomyceten in Bienenwolfantennen produzieren, identifiziert. Ihre biologische Aktivität wurde in Zusammenarbeit mit dem Hans-Knöll-Institut auf dem Campus aufgeklärt (Kroiß et al. 2010 Nature Chem. Biol.). Die antibiotische Mischung schützt unterirdisch eingegrabene Bienenwolfkokons für viele Monate vor Infektionen. Die molekulare Grundlage in diesem natürlichen Kontext (ohne eine externe Bakterienkultivierung) konnte aufgeklärt werden. 

Für die weitere Ausschöpfung des Potentials dieser genauen Massendaten wurde eine Kooperation mit Prof. S. Böcker (FSU Jena) initiiert, um eine Software für die computergesteuerte Aufklärung von Tandem-Massenspektren. Unsere erste gemeinsame Veröffentlichung ist in Begutachtung, einige weitere sind in Vorbereitung. Bei einem erfolgreichen Abschluss sollte dieses Programm nicht-spezialisierten Wissenschaftlern bei der Analyse von Substanzen, die gemäß ihrer strukturellen Ähnlichkeit klassifiziert wurden, helfen. Auf diese Weise würde das Forschungsfeld der Naturstoffbestimmung revolutioniert. Für die Zukunft ist geplant, das Programm mit spektralen Datenbanken zu verlinken, um den Nutzen weiter zu verbessern.