Erforschung des Potenzials von Sekundärmetaboliten aus marinen Ressourcen für den UV-Schutz des menschlichen Auges/ UVISION 1.1

• Antragsteller: Professor Dr. Ulf Karsten; Professor Dr. Thomas Werner
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Pharmakologie ; Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505069826

Allgemeiner Forschungskontext: Mycosporine und Mycosporin-ähnliche Aminosäuren (MAAs) sind Sekundärmetabolite, die in marinen Algen und Wirbellosen aber auch in vielen Augenlinsen von Fischen in bemerkenswerten Konzentrationen vorkommen. MAAs schützen vor Sonnenstrahlung, da sie außerordentlich hohe Extinktionskoeffizienten im UV-Bereich aufweisen. Sie verringern die (UV-induzierte) Radikalbildung und sind photostabil. Trotz vieler Bemühungen, die biomedizinische Relevanz dieser einzigartigen Naturstoffe zu erforschen, ist das Wissen um ihre Wechselwirkung mit antioxidativen und stress-bedingten Signalwegen in Säugetieren sehr beschränkt. Genauere Untersuchungen wurden bislang durch die begrenzte Verfügbarkeit von MAAs und das Fehlen von chemischen Syntheseprotokollen erschwert. Das menschliche Auge ist UV-empfindlich und kann bei unzureichendem Schutz schwer geschädigt werden. In diesem Zusammenhang wurde die Bioaktivität bzw. mögliche Schutzfunktion von MAAs bisher noch nicht untersucht.Hypothesen: Ziele in diesem Projekt sind (I) die Erforschung der chemischen Diversität von MAAs mit Fokus auf die Okularlinsen von Meeresfischen, (II) die Isolierung und Strukturaufklärung neuer MAAs unterstützt durch bioaktivitätsgeleitete Fraktionierung unter Verwendung von humanen Hornhautzelllinien, (III) das Hochskalierung von Isolierungsmethoden für gängige MAAs zur Untersuchung ihrer Wirkung in menschlichen Zellen, (IV) die Etablierung einer chemischen MAA-Syntheseroute und (V) die Erforschung der MAA-Aktivitäten auf 2D- und 3D-Kulturen von Hornhaut Epithel- und Endothelzellen. Es wird eine gezielte Bioaktivitätsanalyse durchgeführt, die zusätzlich zum UV-Schutz, zytoprotektive, DNA-Reparatur und entzündungshemmende Effekte berücksichtigt. In Studien zu neuen Wirkmechanismen soll das Aktivitätsprofil mittels Transkriptomik für ausgewählte MAAs umfassend aufgeklärt werden.Methoden: Okularlinsen von marinen Fischarten werden auf ihre MAA-Zusammensetzung qualitativ und quantitativ untersucht. Basierend auf den methodischen Erfahrungen und Entwicklungen aus zwei vorangegangenen FWF-Projekten werden die Projektpartner ihr gewonnenes Wissen an verfeinerten Isolierungs- und Strukturaufklärungstechniken zusammen mit zell- und molekularbiologischen Ansätzen anwenden. Darüber hinaus wird erstmals ein allgemeiner synthetischer Zugang zu MAAs entwickelt.Innovation: Dieses Projekt verbindet in einzigartiger Weise die Expertise von Wissenschaftler*innen aus verschiedenen Bereichen. Ziel ist es, das Wissen über die chemische Vielfalt von MAAs in bisher unerforschten marinen Matrices zu erweitern, das Wirkprofil dieser potenten natürlichen UV-Filter mit Hilfe von menschlichen Hornhautzellen zu entschlüsseln und einen Leitfaden für ihre chemische Synthese und Aufreinigung zu erstellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Markus Ganzera; Privatdozentin Dr. Johanna Gostner