Lebewesen wie etwa Pflanzen, Tiere, Pilze oder Bakterien produzieren Naturstoffe, die uns Menschen in Form von Medikamenten, in der Landwirtschaft oder in der Lebensmittelindustrie zu Gute kommen können. Um diese Naturstoffe zu finden und entsprechend nutzen zu können, haben Forschende aus aller Welt verschiedene Naturstoffklassen mit unterschiedlichen charakteristischen Grundsätzen identifiziert. Doch nicht alle Stoffe lassen sich so klassifizieren.

Eric Helfrich, Professor für Naturstoffgenomik am LOEWE-Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik (TBG) und der Frankfurter Goethe-Universität erhält seit Januar 2023 eine sechsjährige Förderung im Rahmen des Emmy Noether-Programms der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) in Höhe von rund 1,5 Millionen Euro. Mithilfe dieser Förderung möchte er die Forschungslücke schließen und auch die Naturstoffe ausfindig machen, die den scheinbar universellen Prinzipien der Naturstoffklassen nicht folgen. Dabei setzt er auf künstliche Intelligenz (KI). Mithilfe des Maschinellen Lernens werden die genetischen Baupläne, welche für die Produktion unbekannter Naturstoffe verantwortlich sind, im Erbgut von Organismen ausfindig gemacht. Anschließend können die Naturstoffe dann mit neuen Verfahren der Synthetischen Biologie in Bakterien biotechnologisch nachgebaut werden.

Helfrichs Fokus liegt dabei auf Naturstoffen aus Bakterien, die potenziell in der Medizin Anwendung finden könnten. Sein Emmy-Noether-Projekt trägt den Namen „Peptid Biosynthese abseits bekannter Wege: Machine Learning-basierte Identifizierung ungewöhnlicher Peptid Naturstoffe“ und richtet den Blick auf Peptide als kleine Eiweiße. Einige dieser Peptide finden bereits Anwendung in Form von Antibiotika oder auch in Medikamenten gegen Krebserkrankungen. In der Lebensmittelindustrie werden sie als Konservierungsstoff eingesetzt. „Es sind bereits zahlreiche Peptid-Naturstoffe bekannt und gut erforscht, und sie spielen eine wichtige Rolle in der Medizin und bei der Produktion von Lebensmitteln. Doch wir sind uns sicher, dass es noch sehr viel mehr nützliche Peptide zu entdecken gibt, wenn wir die Grenzen bisheriger Denkmuster erweitern“, betont Helfrich.

Um sein Ziel zu erreichen plant Professor Eric Helfrich auch eine enge Zusammenarbeit mit Wissenschaftler:innen von LOEWE-TBG.