Jahresbericht 2018-2019

Einzellige Mikroalgen bilden die Grundlage der marinen Nahrungsnetzwerke [2]. Die Algen können durch chemische Signale im Meer kommunizie- ren und sind in der Lage, sich aktiv auf Nährstoff- quellen und Paarungspartner hin zu bewegen. Ohne über ein Nervensystem zu verfügen, kön- nen sie sich zwischen Partner- und Futtersuche entscheiden [3]. Die Beeinflussung mariner Le- bensgemeinschaften durch Verbindungen aus Mikroorganismen und die Bildung von unerwarte- ten Substanzen mit globaler Relevanz konnte durch eine Kombination aus Labor und Feldver- suchen gezeigt werden [4, 5]. Wir konnten aber auch analytische Entwicklungen, wie die LDI-MS basierte Einzelzellanalytik weiterentwickeln, um mit zellulärer Auflösung Infektionsmechanismen von Mikroalgen aufzuklären [6]. Die Arbeiten stehen im Zentrum des von Prof. Pohnert als Co-Sprecher vertretenen SFB ChemBioSys. Außerdem sind die Konzepte auch in dem erfolgreichen Antrag zum Exzellenzclus- ter Balance of the Microverse eingeflossen, in dem Herr Prof. Pohnert der Steuerungsgruppe angehörte. Dieses Amt ruht, solange er als Vize- präsident für Forschung der Universität Jena tätig ist. [2] Pohnert, G.; Poulin, R.X.; Baumeister, T.U.H. The making of a plank- ton toxin. Science 2018, 361, 1308-1309, 10.1126/science.aau9067. [3] Bondoc, K.G.V.; Lembke, C.; Lang, S.N.; Germerodt, S.; Schuster, S.; Vyverman, W.; Pohnert, G. Decision-making of the benthic diatom seminavis robusta searching for inorganic nutrients and pheromones. ISME Journal 2019, 13, 537-546, 10.1038/s41396-018-0299-2. [4] Baumeister, T.U.H.; Staudinger, M.; Pohnert, G. Halogenated ani- lines as novel natural products from a marine biofilm forming microal- ga. Chemical Communications 2019, 55, 11948-11951. [5] Bigalke, A.; Meyer, N.; Papanikolopoulou, L.A.; Wiltshire, K.H.; Pohnert, G. The algicidal bacterium kordia algicida shapes a natural plankton community. Appl Environ Microb 2019, 85, 10.1128/aem.02779-18. [6] Vallet, M.; Baumeister, T.U.H.; Kaftan, F.; Grabe, V.; Buaya, A.; Thienes, M.; Svatos, A.; Pohnert, G. The oomycete lagenisma coscino- disci hijacks host -alkaloids synthesis during infection of a marine diatom. Nat Commun 2019, 10, Article number: 4938. Chemische Ökologie von marinen Lebensgemeinschaften Abb. 2. Untersuchungen des Metabolismus von Rotalgen führte zur Aufklärung eines neuen Biosynthesewegs zu Prostaglandin E2. Diese Verbindung ist auch als menschliches Hormon bekannt. Interessanter Weise nutzt der Mensch nicht nur einen lange bekannten Weg zur Prostaglandin- Produktion sondern auch eine Route, die analog zur Biosynthese in Algen verläuft. Rotalgen produzieren Verbindungen zur chemi- schen Verteidigung, die auch im Menschen als Hormone vorkommen. Mit systematischem Screening des Lipidoms der Rotalgen konnten wir zwei neue Stoffwechselwege zu Eicosanoi- den aufklären [7, 8]. Interessanter Weise werden Prostaglandine in Rotalgen auf einem anderen Weg als dem kanonischen, aus Säugetieren be- kannten, produziert. Basierend auf diesen Ergeb- nissen konnten wir diesen Stoffwechselweg auch im Menschen nachweisen und so einen alternativen Zugang zu Schmerzmediatoren be- weisen (Abb. 3). Diese Erkenntnis hat potenziell fundamentale Bedeutung für die Schmerztherapie. In der Gruppe von Dr. Thomas Wichard, die sich mit der Morphogenese und chemsichen Ökologie der Grünalge Ulva spp. beschäftigt, wurde erstmalig das Genom einer Makroalge entschlüsselt, die durch ihre massenhafte Ver- breitung in nährstoffreichen Küstengebieten eine sozial-ökonomische Rolle spielt. Die Informatio- nen ermöglichen auch einen neuen Zugang zum Verständnis der evolutionären Entwicklung der grünen Pflanzen bei der Landbesiedlung [9]. [7] Jagusch, H.; Werner, M.; Okuno, T.; Yokomizo, T.; Werz, O.; Pohnert, G. An alternative pathway to leukotriene b-4 enantiomers involving a 1,8-diol-forming reaction of an algal oxylipin. Organic Letters 2019, 21, 4667-4670, 10.1021/acs.orglett.9b01554. [8] Jagusch, H.; Werner, M.; Werz, O.; Pohnert, G. 15-hydroperoxy-pge (2): Intermediate in mammalian and algal prostaglandin biosynthesis. Angew Chem Int Edit 2019, 58, 17641-17645, 10.1002/ anie.201910461. [9] De Clerck, O.; Kao, S.M.; Bogaert, K.A.; Blomme, J.; Foflonker, F.; Kwantes, M.; Vancaester, E.; Vanderstraeten, L.; Aydogdu, E.; Boesger, J., et al. Insights into the evolution of multicellularity from the sea lettuce genome. Curr Biol 2018, 28, 2921-+, 10.1016/ j.cub.2018.08.015. Neue Stoffwechselwege zu altbekannten Produkten FORSCHUNG — 37