1. Sekundärmetaboliten aus Actinomyceten der Kilimanjaro-Region
1) Aus dem Myzelextrakt des Stammes K 8/1 wurde das literaturbekannte Ferroverdin A (15) isoliert.
2) Der Stamm K 8/5 erwies sich als Gabosin-Produzent. Aus einem Mischspektrum konnten die drei neuen Gabosin-Derivate 4-O-Acetyl-, 5-O-Acetyl- und 6-O-Acetylgabosin E (16 – 18) identifiziert werden, die durch Chromatographie an Kieselgel, Sephadex® LH-20 und HPLC-RP-Material nicht weiter aufzutrennen waren.
3) Die Extrakte des Stammes K 10/11 enthielten die bekannten Verbindungen Streptazolin (33), Obscurolid A3 (34) und Chartreusin (35).
4) Das literaturbekannte 2-Aminobenzoyl-α-L-rhamnopyranosid (36) wurde aus dem Kulturfiltratextrakt des Stammes K 17/2 erhalten.
5) Der Stamm K 17/7 wurde nach dem OSMAC-Ansatz in vier verschiedenen Fermentationsgefäßen kultiviert. Aus den Myzelextrakten konnten die bekannten Verbindungen Teleocidin A-2 (37) und B-3 (39) sowie die als Naturstoffe noch nicht beschriebenen Substanzen 14-O-Acetylteleocidin A-2 (38) und 14-O-Acetylteleocidin B-3 (40) isoliert werden.
6) Der Stamm K 17/9 wurde nach dem OSMAC-Ansatz in fünf verschiedenen Fermentationsgefäßen kultiviert. Aus diesen Kultivierungen konnten insgesamt 14 verschiedene Sekundärmetaboliten isoliert und identifiziert werden, die zu sechs verschiedenen Stoffklassen gehören.
a) Isocoumarine: Aus den Kulturfiltratextrakten konnten das noch nicht in der Literatur beschriebene 8-O-Methylreticulol (54) und die bekannten Metaboliten Reticulol (52), 6-O-Methylreticulol (53) und 9-Hydroxyreticulol (55) isoliert werden.
b) Diketopiperazine: Die Myzelextrakte enthielten die in der Literatur bekannten Diketopiperazine XR330 (56) und XR334 (57).
c) Benzoxazole: Die bekannten Antibiotika UK-1 (58) und Demethyl-UK-1 (59) konnten aus den Myzelextrakten erhalten werden.
d) Piericidine: Neben dem neuen 4’-Demethoxy-IT-143-B (65) konnten die bekannten Metaboliten Piericidin A1 (63) und IT-143-B (64) aus den Myzelextrakten isoliert werden.
e) Echinosporine: Aus den Kulturfiltratextrakten konnten die in der Literatur beschriebenen Metaboliten Echinosporin (75) und 7-Desoxyechinosporin (76) isoliert werden.
f) Benzisoxamid: Bei einer Kultivierung im 10 L-Airlift-Fermenter bei 5 bar Überdruck wurde das neuartige Benzisoxamid (78) aus dem Kulturfiltratextrakt isoliert. Es besitzt ein für Naturstoffe bisher nicht beschriebenes 2,1-Benzisoxazolgrundgerüst, das mit einer β-Hydroxybuttersäure kondensiert ist, an die peptidisch α-Methyl-β-alanin und cyclisiertes Ornithin gebunden sind. Eine hypothetische Biosynthese von 78 wurde aufgestellt.
g) Da einige Metaboliten des Stammes auf dem Shikimisäureweg entstehen, wurde Glyphosat, ein Inhibitor der 5-Enoylpyruvylshikimat-3-phosphat-Synthase, in verschiedenen Konzentrationen den wachsenden Kulturen zugesetzt. Es konnten jedoch keine Veränderungen im Metabolitenmuster erkannt werden, was auf eine Toleranz des Stammes K 17/9 gegenüber Glyphosat hindeutet.
h) Aufgrund der aus den verschiedenen Fermentationsansätzen erhaltenen Metaboliten wurde das Biosynthesepotential des Stammes diskutiert und beurteilt.
7) Die aus den Kilimanjaro-Stämmen isolierten Metaboliten wurden in Plattendiffusionstests auf ihre antibakterielle Aktivität hin untersucht. Für 35 und 59 wurden Wirkungen gegenüber Bacillus subtilis und Staphylococcus aureus beobachtet.
8) Die Ergebnisse des durchgeführten LC-MS-Screenings wurden mit denen des chemischen Screenings verglichen und bewertet.
2. Sekundärmetaboliten aus Micromonospora sp. Tü 6368
Im Rahmen der Zusammenarbeit mit Prof. Dr. H.-P. Fiedler (Mikrobiologisches Institut, Universität Tübingen), wurden als Reinsubstanzen vorliegende Verbindungen mit Hilfe spektroskopischer Methoden in ihrer Struktur aufgeklärt. Es handelt sich um Sekundärmetaboliten aus Micromonospora sp. Tü 6368, der einmal ohne und einmal mit XAD-16-Zusatz im 10 L-Maßstab kultiviert worden war.
1) Aus dem Kulturfiltratextrakt der Fermentation ohne XAD-16-Zusatz konnten neben dem bisher noch nicht beschriebenen 1-(α-Ribofuranosyl)-lumichrom (89) die Metaboliten 1-Methyllumichrom (87) und Lumichrom (88) in ihrer Struktur bestimmt werden.
2) Der Myzelextrakt der Fermentation mit XAD-16-Zusatz enthielt die bekannten Verbindungen Dehydrorabelomycin (90), Rabelomycin (91), 3-Desoxyrabelomycin (92) und Galtamycinon (93). Des Weiteren konnten die bisher nicht beschriebenen Metaboliten 6368J (97), 6368C2 (100) und 6368A2 (103) bestimmt werden. Bei 97 handelt es sich um ein Galtamycin-Derivat, während 100 das bisher größte isolierte Angucyclin ist, das den Grundkörper der Saquayamycine aufweist und insgesamt neun Zuckerbausteine besitzt.
103 besitzt als Grundgerüst ein angulares Xanthon, d.h. die C-7-Carbonylgruppe ist durch ein Sauerstoffatom ersetzt. Für Kristallisationsversuche wurde der 2-Brombenzoe-säureester von 103 hergestellt. Eine mögliche Biosynthese von 103 wird diskutiert.
3) Die Metaboliten aus dem Stamm Micromonospora sp. Tü 6368 wurden in Plattendiffusionstests auf ihre antibakterielle Aktivität hin untersucht. Hierbei zeigten 90 – 92 und 100 Hemmhöfe gegenüber Bacillus subtilis.
4) Aufgrund der aus den verschiedenen Fermentationsansätzen erhaltenen Metaboliten wurde das Biosynthesepotential des Stammes diskutiert und beurteilt.
3. Sekundärmetaboliten aus Pflanzen
Im Rahmen der Zusammenarbeit mit Prof. Dr. L. Ö. Demirezer (Pharmakologisches Institut, Hacettepe Universität, Ankara, Türkei) wurden als Reinsubstanzen vorliegende Verbindungen mit Hilfe spektroskopischer Methoden in ihrer Struktur aufgeklärt. Es handelt sich um Sekundärmetaboliten aus drei verschiedenen Pflanzen, die in der türkischen Volksmedizin genutzt werden.
1) Centranthus longiflorus: Es konnten insgesamt sieben Metaboliten in ihrer Struktur aufgeklärt werden, die aus den Wurzeln der Pflanze isoliert wurden. Bei den bekannten Verbindungen handelte es sich um die Phenylpropanoide Coniferin (117) und Isoconiferinosid (118) sowie die Iridoide Kanokosid A (120), Kanokosid C (121) und Valerosidatum (122). Des Weiteren konnten die bisher nicht beschriebenen Iridoide 4’-Desoxykanokosid A (123) und 4’-Desoxykanokosid C (124) bestimmt werden, bei denen es sich um seltene Beispiele für Naturstoffe mit 4-Desoxyzuckern handelt.
117 – 124 wurden auf ihre cytotoxischen Wirkungen gegenüber den Krebszelllinien HM02, HepG2 und MCF7 getestet. Sie zeigten bis zu einer Konzentration von 10 µg/mL nur Wachstuminhibierungen von 50 % (GI50), jedoch keine komplette Inhibierung des Wachstums (TGI) oder cytotoxische Aktivitäten (LC50).
2) Vitex agnus-castus: Zwölf Verbindungen, die aus den Stängeln der blühenden Pflanze isoliert wurden, konnten identifiziert werden. Neben den bisher in der Literatur nicht beschriebenen Iridoiden Agnucastosid A (134), B (135) und C (136) wurden die bekannten Iridoide Aucubin (130), Agnusid (131), Mussaenosinsäure (132) und 6’-O-p-Hydroxybenzoylmussaenosinsäure (133), die Flavonoide Isoorientin (125), 2’’-O-(E)-Caffeoylisoorientin (126), 6’’-O-(E)-Caffeoylisoorientin (127) und Luteolin- 7-O-glucosid (128) sowie das Myzodendron (129) bestimmt. Die Metaboliten wurden in Plattendiffusionstests auf ihre antibakteriellen Aktivität hin untersucht, zeigten jedoch keine Wirkungen. Des Weiteren wurden 125 – 127, 129, 130 und 132 – 136 auf ihre cytotoxischen Wirkungen gegenüber den Krebszelllinien HM02, HepG2 und MCF7 getestet. Dabei zeigten sie bis 10 µg/mL keine Wirkungen, die Ergebnisse für 125 – 127 lagen bis zum Abschluß der Arbeit noch nicht vor.
3) Galium verum: Es konnten insgesamt neun bekannte Verbindungen bestimmt werden, die aus den oberirdischen Teilen der Pflanzen isoliert wurden. Bei ihnen handelt es sich um die Flavonoide Astragalin (137) und Rutin (138) sowie um die Iridoide Asperulosinsäure (139), 6-O-epi-Acetylscandosid (140), Asperulosid (141), Daphyllosid (142), Desacetyl-daphyllosid (143), Desacetylasperulosinsäure (144) und Monotropein (145). 144 und 145 wurden aus einem Mischspektrum bestimmt. 137, 138 und 140 – 143 wurden in Platten-diffusionstests auf ihre antibakterielle Aktivität hin untersucht, zeigten jedoch keine Wirkungen.
4) Das Potential der untersuchten Pflanzen als Sekundärstoffbildner wurde diskutiert und bewertet.