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Georgia Tech Wissenschaftler finden Anti-Pilz-Compounds in Seaweed

Published on February 22, 2011 at 4:28 AM

Eine Gruppe von chemischen Verbindungen, die durch eine Art von tropischen Algen zur Abwehr Pilzbefall eingesetzt haben vielversprechende Anti-Malaria-Eigenschaften für den Menschen.

Die Verbindungen sind Teil eines einzigartigen chemischen Signalsystem, dass Algen verwenden, um Feinde zu besiegen - und das kann eine Fülle von potenziellen neuen pharmazeutischen Verbindungen bereitzustellen.

Julia Kubanek mit Algen Proben.

Mit einem neuartigen analytischen Prozess, fanden Forscher am Georgia Institute of Technology, dass die komplexen Moleküle Antimykotika nicht gleichmäßig über die Algen Flächen verteilt, sondern erscheint an bestimmten Stellen konzentriert werden - möglicherweise, wo eine Verletzung erhöht das Risiko einer Pilzinfektion.

Ein Georgia Tech Wissenschaftler berichteten über die Klasse von Verbindungen, wie bromophycolides bekannt, auf der Jahrestagung der Amerikanischen Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften (AAAS) 21 Februar 2011 in Washington, DC Die Forschung, unterstützt durch die National Institutes of Health , ist Teil einer Langzeitstudie von chemischen Signale zwischen Organismen, die Teil der Korallenbänke sind.

"Die Sprache der Chemie in der natürlichen Welt gibt es schon seit Milliarden von Jahren, und es ist entscheidend für das Überleben dieser Arten", sagte Julia Kubanek, außerordentlicher Professor in Georgia Tech School of Biology and School of Chemistry and Biochemistry. "Wir können kooptieren diese chemischen Prozesse zum Nutzen der Menschen in Form von neuen Therapien für Krankheiten, die uns betreffen."

Mehr als eine Million Menschen sterben jedes Jahr an Malaria, die durch den Parasiten Plasmodium falciparum verursacht wird. Der Parasit hat Beständigkeit gegen viele Anti-Malaria-Medikamente entwickelt und hat damit begonnen, Widerstand gegen Artemisinin zeigen - heute das wichtigste Anti-Malaria-Medikament. Die Einsätze sind hoch, weil die Hälfte der Weltbevölkerung ist mit einem Risiko für die Krankheit.

"Diese Moleküle sind viel versprechende Ansätze für die Behandlung von Malaria, und sie arbeiten über einen interessanten Mechanismus, den wir untersuchen", erklärt Kubanek. "Es gibt nur ein paar Medikamente verlassen, dass wirksam gegen Malaria in allen Regionen der Welt sind, so sind wir zuversichtlich, dass diese Moleküle auch weiterhin vielversprechend, wie wir sie weiter als Leitstrukturen zu entwickeln."

In Laborstudien von Georgia Tech Student Paige Stout aus Kubanek Labor geführt - und in Zusammenarbeit mit California Wissenschaftler - die Führung Molekül hat vielversprechende Aktivität gegen Malaria gezeigt, und der nächste Schritt wird sein, um es in einem Mausmodell der Krankheit zu testen. Wie bei anderen potentiellen Wirkstoffen für Arzneimittel, jedoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass dieses Molekül genau die richtige Chemie ist beim Menschen nützlich sind relativ klein.

Andere Georgia Tech Forscher haben Forschungen über die Synthese der Verbindung im Labor begonnen. Darüber hinaus produziert ausreichenden Mengen für die Prüfung, kann Laborsynthese Lage sein, die Verbindung zu modifizieren, um ihre Aktivitäten zu verbessern - oder um Nebenwirkungen zu verringern. Letztlich kann Hefe oder anderen Mikroorganismen in der Lage sein genetisch modifiziert werden, um große Mengen von bromophycolide wachsen.

Die Forscher fanden die Anti-Pilz-Verbindungen mit hellen Flecken auf der Oberfläche des Callophycus serratus Algen mit einem neuen Analyseverfahren wie Desorption Elektrospray-Ionisation-Massenspektrometrie (DESI-MS) bekannt verbunden. Die Technik wurde im Labor von Facundo Fernandez, außerordentlicher Professor in Georgia Tech School für Chemie und Biochemie entwickelt. DESI-MS konnten die Forscher zum ersten Mal zur Untersuchung der einzigartigen chemischen Aktivität findet auf der Oberfläche der Algen.

Im Rahmen des Projektes wurden Georgia Tech Wissenschaftler Katalogisierung und Analyse natürlicher Verbindungen, die aus mehr als 800 Arten in den Gewässern um die Fidschi-Inseln gefunden. Sie interessierten sich für Callophycus serratus, weil sie besonders geschickt abzuwehren mikrobielle Infektionen zu sein schien.

Mit der DESI-MS-Technik, analysierten die Forscher Leonard Nyadong und Asiri Galhena Proben der Algen und fand Gruppen von potenten Anti-Pilz-Verbindungen. In Laborversuchen fand Studentin Amy Lane, dass diese bromophycolide Verbindungen effektiv hemmte das Wachstum von Lindra thalassiae, einen gemeinsamen marinen Pilz.

"Die Alge ist Rangier seine Abwehrkräfte und zeigt sie in einer Weise, dass die Einstiegspunkte Blöcke für Mikroben, die eindringen und möglicherweise Krankheiten verursachen", sagte Kubanek. "Algen haben keine Immunreaktionen wie Menschen tun. Aber anstatt, sie haben einige chemische Verbindungen in ihrem Gewebe zu schützen."

Obwohl alle Algen studierten sie wurde aus einer einzigen Art, waren die Forscher überrascht, zwei verschiedene Gruppen von Anti-Pilz-Chemikalien zu finden. Von einem Algen Subpopulation, genannt "buschig" Typ für sein Aussehen, waren 23 verschiedene Anti-Pilz-Verbindungen identifiziert. In einer zweiten Gruppe von Algen, fanden die Forscher 10 verschiedene Anti-Pilz-Verbindungen - alles andere als die in der ersten Gruppe gesehen.

In der DESI-MS-Technik wird eine geladene Strom der polaren Lösungsmittel an der Oberfläche einer untersuchten Probe bei Normaldruck und Temperatur gerichtet. Das Spray desorbiert Moleküle, die dann ionisiert und in das Massenspektrometer für die Analyse geliefert werden.

"Unsere gemeinsame Team von Forschern aus dem Institut für Biomedizinische Technik und dem College of Sciences innerhalb der neu gebildeten Bioimaging Massenspektrometrie Center am Georgia Tech gearbeitet, um ein besseres Verständnis der Mechanismen der chemischen Verteidigung in marinen Organismen", sagte Fernandez. "Dies ist ein Beispiel für übergreifende interdisziplinäre Forschung, die unser Institut charakterisiert."

Kubanek hofft, dass andere nützliche Verbindungen werden aus dem Studium der Signalstoffe im Korallenriff-Community entstehen.

"In der natürlichen Welt, wir Algen, die Herstellung dieser Moleküle ist, und wir haben Pilze, die versuchen, zu kolonisieren, zu infizieren und vielleicht nutzen die Algen als Substrat für das eigene Wachstum sind", sagte Kubanek. "Die Algen nutzt diese Moleküle zu versuchen, den Pilz zu tun, dies zu verhindern, so gibt es eine Wechselwirkung zwischen den Algen und den Pilz. Diese Moleküle wirken wie Worte in einer Sprache, die Kommunikation zwischen den Algen und den Pilz."

Quelle: http://www.gatech.edu/

Last Update: 3. October 2011 03:38

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