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Pflanzen zur Produktion von Solanesol, Scopolamin und Carotinoiden nutzen

22.04.2014 Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie (MPI-MP) in Potsdam-Golm wollen durch Metabolic Engineering von Nachschattengewächsen und Schwertlilien diese Pflanzen als grüne Fabriken für pharmazeutische oder kosmetische Wirkstoffe optimieren.

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Pflanzen zur Produktion von Solanesol, Scopolamin und Carotinoiden nutzen

Die obere Reihe zeigt reifende Tomaten, die das rote Carotinoid Lycopin synthetisieren; die Tomaten der unteren Reihe stellen orangefarbiges ß-Carotin her (Bild: MPI-MP)

Das Projekt wird im Rahmen der EU-Forschungsinitiative Disco für die nächsten vier Jahre mit 860.000 Euro gefördert. Zwei Pflanzenfamilien erscheinen für die Untersuchungen besonders vielversprechend: Nachtschattengewächse wie Kartoffeln, Tomate oder Tabak und Schwertliliengewächse zu denen unter anderem Safran, eine Krokusart, gehört. „Konkret geht es zunächst einmal um die Stoffe Solanesol, Scopolamin und verschiedene Carotinoide“, erläutert Prof. Dr. Ralph Bock von der Abteilung „Organellenbiologie, Biotechnologie und molekulare Ökophysiologie“ des MPI-PP den Ansatzpunkt des Projekts.

Bei Solanesol handelt es sich um ein Terpenoid, das natürlicherweise in Tabak- und Kartoffelblättern vorkommt und Krebserkrankungen vorbeugen kann, gegen Arteriosklerose wirksam ist oder auch als Anti-Aging-Mittel eingesetzt wird. Das Alkaloid Scopolamin kommt gleichfalls in Nachtschattengewächsen vor und kann Schmerzen stillen und Reisekrankheiten (beispielsweise Seekrankheit) lindern. Bei den Carotinoiden handelt es sich um eine facettenreiche Gruppe pflanzlicher Farbstoffe, die bei Pflanzen weit verbreitet sind. Sie lassen sich unter anderem als Futterzusatzstoff in Aquakulturen, sowie als Lichtschutz für die Haut und zur Vorbeugung gegen Hautalterung einsetzen. Neue Erkenntnisse über den Gewinnungsprozess dieser Stoffe könnten auf andere wichtige Vertreter der jeweiligen Stoffgruppe übertragen werden und somit auch zu deren Nutzbarmachung führen.

Während der Projektlaufzeit werden nicht nur die Stoffwechselwege untersucht, die an der Synthese solcher biologisch aktiven Substanzen beteiligt sind, sondern es werden darüber hinaus neue biotechnologische Verfahren entwickelt und angewendet werden, um Pflanzen als Fabrikationsorte verwenden zu können. Der Begriff Disco, den man zu aller erst mit einem Tanzlokal für junge Leute verbindet, steht für neue Verfahren zur nachhaltigen Nutzung von Bioressourcen, die von der Entdeckung (Disco-very) zum Produkt führen sollen.

Im Projekt werden Methoden des „Metabolic Engineering“ eingesetzt und weiterentwickelt, mit deren Hilfe es möglich ist, die Produktion erwünschter Verbindungen zu erhöhen, die Bildung unerwünschter Stoffe zu reduzieren beziehungsweise zu verhindern oder aber ganze Biosynthesewege von einem Organismus auf einen anderen zu übertragen. Die Produktion von Wirkstoffen kann oft besonders effizient in den Chloroplasten der Pflanzen erfolgen. Außerdem kommen sogenannte molekulare Marker zum Einsatz, um die vielversprechendsten Genkandidaten für die Stoffproduktion schnell und effektiv aufzufinden und für die Weiterzucht zu verwenden.

Über das Disco-Projekt
Am Projekt Disco sind insgesamt 15 Kooperationspartner aus sieben Ländern beteiligt. Wissenschaftler aus Belgien, Chile, Deutschland, England, Israel, Italien und Rumänien arbeiten gemeinsam daran Pflanzen effektiv für die Produktion hochwertiger Wirkstoffe für den menschlichen Bedarf zu nutzen. Das Projekt hat eine Laufzeit von 4 Jahren und wird von der Europäischen Union mit 6,5 Mio. Euro gefördert. Weitere Informationen über das Projekt und die Kooperationspartner finden Sie auf der Internetseite des Projektes oder direkt hier.

(dw)

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