Jagd auf den Adlermörder – Untersuchungen zu einem neuen Cyanotoxin, das die aviäre vakuoläre Myelinopathie auslöst

• Antragsteller: Professor Dr. Timo H. J. Niedermeyer
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Pharmazie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 412224404

Aviäre Vakuoläre Myelinopathie (AVM) ist eine tödlich verlaufende neurologische Erkrankung von Vögeln, die insbesondere im Südosten der USA auftritt. Die verstärkte Ausbreitung der Krankheit in den vergangenen 25 Jahren gefährdet die Vogelpopulationen in den betroffenen Gebieten, unter anderem auch den Weißkopfseeadler, das Wappentier der USA. Das Auftreten von AVM konnte mit einem zuvor nicht beschriebenen Cyanobakterium, Aetokthonos hydrillicola, korreliert werden, das auf Wasserpflanzen wächst. Deshalb wurde die Hypothese aufgestellt, dass AVM von einem neuen Cyanotoxin ausgelöst wird, das über die Nahrungskette angereichert wird und bei betroffenen Vögeln die für AVM typischen Gehirnläsionen verursacht. Wir konnten Aetokthonos hydrillicola isolieren und in Kultur bringen. Das Toxin, das höchstwahrscheinlich AVM auslöst, wurde isoliert, und seine Struktur wurde aufgeklärt. Im Rahmen des beantragen Projektes - soll die Strukturaufklärung des putativen Toxins abgeschlossen und bestätigt werden, dass es sich hierbei tatsächlich um den Auslöser der AVM handelt,- sollen das Genom des Cyanobakteriums sequenziert, das Biosynthesegencluster des Toxins identifiziert und die Biosynthese charakterisiert werden,- sollen die Faktoren untersucht werden, die die Biosynthese des Toxins beeinflussen, sowie das Wasser betroffener Gewässer analysiert und die Interaktionen zwischen den Wasserpflanzen und Cyanobakterien erforscht werden,- sollen PCR/qPCR-Primer entwickelt werden, die die Detektion des Cyanobakteriums in Umweltproben erlauben,- soll die Aufnahme des Toxins und dessen Verteilung in Zebrafischen untersucht werden,- soll ein weiterer vom Cyanobakterium gebildeter zytotoxischer Metabolit isoliert und charakterisiert werden.Das Projekt soll- zum Verständnis der Ursache der AVM,- zur Identifizierung und Bioaktivitätscharakterisierung eines neuen Cyanotoxins,- zur chemischen Charakterisierung einer neuen Cyanobakteriengattung,- zur Aufklärung der Biosynthese eines Naturstoffes mit ungewöhnlicher Struktur, und- zur Entwicklung von Methoden zum Monitoring des Toxins und seines Produzenten beitragen.Um einschätzen zu können, ob das neue Cyanotoxin ein Risiko für Frischwasser-Ökosysteme oder sogar die menschliche Gesundheit darstellt, muss das Toxin, seine Produktion, seine Rolle in der Entwicklung neurologischer Erkrankungen wie der AVM und seine biologische Aktivität näher charakterisiert werden.Die Entwicklung von Monitoringtechniken ist von großer Bedeutung für das Gewässermanagement und den Umweltschutz. Darüber hinaus können die in diesem Projekt gewonnenen analytischen, biochemischen und genetischen Daten neue Erkenntnisse für die Natustoffforschung, Biotechnologie und synthetische Biologie liefern. Die starke biologische Aktivität des Toxins, seine ungewöhnliche Struktur und die möglicherweise selektive Wirkung könnten Ansatzpunkte für zukünftige Arzneistoffentwicklungen und einen Einsatz in der pharmazeutischen Forschung liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Tschechische Republik
• Partnerorganisation: Czech Science Foundation
• Kooperationspartner: Dr. Pavel Hrouzek; Dr. Jan Mares