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Myxobakterien sind gut etablierte Quellen diverser hoch bioaktiver Naturstoffe. Das hier beschriebene Haprolid ist ein neuartiges Makrolacton, das aus vier modifizierten Aminosauren und einem Polyketidfragment aufgebaut ist und aus Byssovorax-cruenta-Har1-Kulturen isoliert wurde. Da sich die vollstandige Bestimmung der stereochemischen Konfiguration als anspruchsvoll erwies, wurde eine bioinformatische Analyse der Biosynthesegene zur Vorhersage der Konfiguration der einzelnen Zentren angewendet. Eine detaillierte Analyse der fur die Haprolidsynthese zustandigen Biosyntheseproteine ergab ein hybrides System aus Polyketidsynthase und Nichtribosomaler Peptidsynthetase und ermoglichte die bioinformatische Konfigurationsanalyse der einzelnen Stereozentren. Durch nachfolgende Totalsynthese von Haprolid konnten alle getroffenen Vorhersagen bestatigt werden. Haprolid zeigte eine zytotoxische Aktivitat gegen bestimmte Zelllinien im nanomolaren Bereich, auf andere Zellen hatte es aber uberraschenderweise kaum Einfluss.

Die Entwicklung neuer Antibiotika befindet sich in einer ernsthaften Krise, die unter anderem dadurch begrundet ist, dass kaum innovative chemische Grundstrukturen mit Aktivitat gegen Gram-negative und multiresistente Bakterien gefunden werden. Hier berichten wir uber die Entdeckung neuer hochwirksamer Antibiotika aus Myxobakterien, den Cystobactamiden 1–3, die aus Cystobacter sp. isoliert wurden und minimale Hemmkonzentrationen im niedrigen μg mL−1-Bereich aufweisen. Wir beschreiben die Aufreinigung und Strukturaufklarung von drei Derivaten und die Identifizierung und Annotation des dazugehorigen Biosynthesegenclusters. Die molekularen Zielstrukturen der Cystobactamide konnten uber die Analyse des Eigenresistenzmechanismus des Produzentenstammes als bakterielle Typ-IIa-Topoisomerasen identifiziert werden. Da die Optimierungsmoglichkeiten von Chinolonen als Basis fur neue Inhibitoren der Typ-II-Topoisomerasen weitgehend ausgereizt sind, erscheinen die Cystobactamide als hochinteressante Alternativen, die durch Medizinalchemie und biosynthetisches Engineering der Entwicklung neuartiger Antibiotika dienen konnen.

Im Jahr 1993 wurde das Polyketid Rhizopodin (Abbildung 1) aus dem Myxobakterium Myxococcus stipitatus isoliert. Studien mit der gereinigten Substanz ergaben, dass Rhizopodin bereits bei nanomolaren Konzentrationen einen drastischen Effekt auf das Zytoskelett eukaryotischer Zellen aus bt. Es wurde vermutet, dass diese Eigenschaft auf der F higkeit des Naturstoffs beruht, das eukaryotische Protein Aktin zu binden und dessen Polymerisation zu st ren. Als Struktur f r das Rhizopodin wurde ein Makrolidring bestehend aus 19 Atomen, einem disubstituierten Oxazolring sowie einem konjugierten Diensystem mit insgesamt neun stereogenen Zentren vorgeschlagen (Abbildung 1a). Um den Bindungsmodus des Rhizopodins an G-Aktin und die absolute Konfiguration des Naturstoffs zu ermitteln, haben wir den Komplex aus Rhizopodin und Kaninchenmuskelaktin kristallisiert und seine Kristallstruktur bei 2.4 Aufl sung untersucht. berraschend zeigt die Kristallstruktur, dass Rhizopodin ein C2-symmetrisches Dilacton ist. Dementsprechend besteht Rhizopodin aus einem Makrolidring mit 38 Atomen, zwei disubstituierten Oxazolringen und zwei konjugierten Diensystemen mit insgesamt 18 stereogenen Zentren. Basierend auf der Kristallstruktur beschreiben wir hier die biologisch aktive Konformation dieses Rhizopodin-Dilactons sowie die absolute Konfiguration der 18 stereogenen Zentren. Die Interaktion zwischen Rhizopodin und G-Aktin wurde in vitro anhand von Polymerisationsexperimenten mit Pyrenmodifiziertem G-Aktin untersucht. Es zeigt sich, dass eine steigende Rhizopodin-Konzentration die Aktinpolymerisation zunehmend inhibiert, wobei die Polymerisation ab einem st chiometrischen Verh ltnis von 0.5 Rhizopodin-Dilacton pro G-Aktin vollst ndig unterbunden ist. Rhizopodin f hrt zudem in Gelpermeationsexperimenten zu einer Verringerung des Elutionsvolumens von G-Aktin. Diese Beobachtungen lassen auf eine durch Rhizopodin induzierte Dimerisierung des Aktins schliesen. In vivo w rde vermutlich ein deutlich geringerer st chiometrischer Anteil an Rhizopodin die Dynamik des Zytoskeletts empfindlich st ren, da der Einbau eines einzigen Aktin-Rhizopodin-Dimers in ein Aktinfilament dessen Wachstum unterbinden w rde. Orthorombische Kristalle des gereinigten Aktin-Rhizopodin-Komplexes beugen R ntgenstrahlung bis zu einer Aufl sung von 2.4 . Die Struktur des Komplexes wurde mittels molekularen Ersatzes gel st, wobei als Suchmodell die Struktur des Tetramethylrhodamin(TMR)-gebundenen Aktins aus Kaninchenmuskel (PDB: 1J6Z) eingesetzt wurde. Die asymmetrische Einheit des Aktin-RhizopodinKomplexkristalls umfasst zwei Aktinmonomere (A und B), die ber eine senkrecht zur kristallographischen c-Achse liegende, nicht-kristallographische zweiz hlige Drehachse ineinander berf hrt werden. Die kristallographischen Daten sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Abbildung 1. Struktur von Rhizopodin. a) Die urspr nglich vorgeschlagene Monolactonstruktur. b) berarbeitete, C2-symmetrische Dilactonstruktur inklusive der Stereochemie. c) Kugel-Stab-Modell der biologisch aktiven Konformation des Rhizopodins. Die berlagerung des Rhizopodins (gr n) mit einer um 1808 gedrehten Kopie (rot) belegt die C2-Symmetrie des Molek ls. Die Konfigurationszuordnung der stereogenen Zentren (Sternchen) ist konsistent.