Forschung
Agrostemma githago L.
Triterpensaponine aus Caryophyllaceae
Triterpensaponine sind seifenartige (griech. sapon) Verbindungen aus einem Triterpen-Grundgerüst und einer oder mehreren Zuckerketten. Saponine aus Nelkengewächsen (Caryophyllaceae) wurden traditionell zur Behandlung von produktivem Husten eingesetzt, haben in dieser Indikation jedoch zunehmend an Bedeutung verloren. Seit einigen Jahren erleben sie jedoch eine Renaissance als Wirkverstärker: Nachdem beobachtet wurde, dass Ribosomen-inaktivierende Proteine in Kombination mit bestimmten Triterpensaponinen aus Caryophyllaceae, z.B. Agrostemma githago L. eine deutlich erhöhte Toxizität zeigen, konnte dieser Effekt auf einen Einfluss der Saponine auf intrazelluläre Transportprozesse zurückgeführt werden.
Diese Wirkung als sogenannte „Endosomal-Escape-Enhancer" nutzen wir, um mit speziellen Triterpensaponinen die Wirksamkeit neuartiger makromolekularer Wirkstoffe – etwa Nukleinsäure-Therapeutika – zu steigern und so eine Dosisreduktion zu ermöglichen. Im Fokus unserer Forschung stehen die Isolierung und Charakterisierung neuer sowie die halbsynthetische Modifikation bereits bekannter Endosomal-Escape-Enhancer.
Pflanzliche extrazelluläre Vesikel © Nils Wadehn
Pflanzliche extrazelluläre Vesikel
Extrazelluläre Vesikel (EVs) sind winzige, von einer Lipidmembran umhüllte Nanopartikel, die von Zellen aller Domänen des Lebens sezerniert werden. In ihrem Inneren verkapseln sie bioaktive Moleküle, welche als natürliche Botenstoffe die interzelluläre Kommunikation modulieren, sowohl zwischen einzelnen Zellen und Organen als auch zwischen unterschiedlichen Organismen. In Pflanzen tragen EVs zur Regulation physiologischer Prozesse und zur mikrobiellen Abwehr bei. Sie unterstützen die Reaktion auf Umweltstress und Pathogene, indem sie vesikuläre RNAs, Proteine und spezialisierte Metabolite freisetzen. Diese besonderen Eigenschaften machen sie zu vielversprechenden Kandidaten für zukünftige Anwendungen als Phytotherapeutika oder Biostimulanzien in der Landwirtschaft.
Im Rahmen des interdisziplinären CROP BOOSTERS-Konsortiums entwickeln wir eine biotechnologische Plattform, mit der sich pflanzliche EVs aufreinigen, molekular charakterisieren und gezielt herstellen lassen. Durch die Untersuchung ihrer Inhaltsstoffe und biologischen Aktivität in Pflanzen identifizieren wir geeignete Vesikelextrakte, welche die Widerstandsfähigkeit von Kulturpflanzen gegenüber umweltbedingten Stressfaktoren verbessern.
Gypsophila elegans M.Bieb
Zyklische Peptide aus Caryophyllaceae
Neben Triterpensaponinen und Ribosomen-inaktivierenden Proteinen stellen zyklische Peptide eine sehr interessante, bislang jedoch vergleichsweise wenig erforschte Inhaltsstoffgruppe der Nelkengewächse (Caryophyllaceae) dar.
Zyklische Peptide vom Caryophyllaceae-Typ bestehen aus zwei bis zwölf proteinogenen α-Aminosäuren, die zu einer monozyklischen Struktur verknüpft sind. Obwohl sie vergleichsweise einfach aufgebaut sind, wurden bereits verschiedene pharmakologische Wirkungen beschrieben, darunter östrogenerge, antidiabetische, antibakterielle, antifungale und antihelminthische Effekte. Neben ihren pharmakologischen Eigenschaften weisen zyklische Peptide auch physikochemische Eigenschaften auf, die für einen möglichen Einsatz als Wirkstoffe vorteilhaft sind. So sind sie sehr stabil und im Vergleich zu ihren linearen Gegenstücken sowohl besser membrangängig als auch Target-spezifischer.
Durch Isolationsverfahren werden weitere zyklische Peptide aus Nelkengewächsen, beispielsweise aus Gypsophila elegans M. Bieb., identifiziert und charakterisiert. Zudem wird ihre potenzielle medizinische Anwendung, insbesondere zur Prävention und Behandlung von Infektionskrankheiten, untersucht.