Projektlaufzeit: 2006-2009

Leitung:

Dr. rer. nat. Burkhard Schmidt
Prof. Dr. rer. nat. Ingolf Schuphan

Bearbeitung:

Maren Breuer

Projektpartner:

- Prof. Dr. F.P. Guengerich (cDNA Sequenzen)
Center in Molecular Toxicology
Vanderbilt University School of Medicine
Nashville, Tennessee, USA
- Eigenfinanzierung, RWTH Stipendium

 

Hintergrund:

Umweltchemikalien mit störender Wirkung auf das neuroendokrine System haben in den letzten Jahren zunehmend größeres Interesse erlangt. Die meisten der heute bekannten hormonaktiven Stoffe zeigen estrogene Aktivität. So auch das Organochlor-Insektizid Methoxychlor, das als Ersatz für das heute verbotene DDT eingesetzt wird. Für seinen Abbau in der Leber sind unter anderem die Cytochrom-P450-Monooxygenase-Isoformen CYP1A1, CYP1A2 und CYP3A4 bekannt.
Der Abbau von Methoxychlor erfolgt durch Demethylierung und aromatische Hydroxylierung zu mono-Hydroxy-methoxychlor (Mono-OH-M), bis-Hydroxy-methoxychlor (Bis-OH-M), Catechol-methoxychlor und tris-Hydroxy-methoxychlor (Tris-OH-M). Außer Bis-OH-M treten diese Metaboliten als Enantiomere auf. Während CYP1A2 z.B. vorwiegend (R)-Mono-OH-M bildet, katalysiert CYP1A1 eine stärkere Bildung von (S)-Mono-OH-M. CYP3A4 demethyliert Methoxychlor dagegen ohne Bildung eines enantiomeren Überschusses; es entsteht ein Racemat.
Nicht Methoxychlor selbst, sondern seine (Säuger-) Metaboliten zeigen eine unterschiedlich stark ausgeprägte estrogene Wirksamkeit. So wurde berichtet, dass z.B. Bis-OH-M stärker wirksam als Mono-OH-M ist; in vitro zeigte (S)-Mono-OH-M eine stärkere Bindung an den Estrogenrezeptor als (R)-Mono-OH-M.    
Im Rahmen des Projekts soll der Umsatz und Metabolismus von 14C-Methoxychlor in P450-transgenen und nicht-transgenen Pflanzenzellkulturen unterschiedlicher Spezies untersucht werden. Entstehende Metaboliten sollen quantifiziert, identifiziert und isoliert werden. Enantiomere von Metaboliten sollen ebenfalls identifiziert und isoliert werden. Abschließend soll die estrogene Aktivität der Testsubstanz und der aus den Zellkulturen isolierten Metaboliten in Biotests ermittelt werden.
Hauptziel beim Einsatz der P450-transgenen Zellkulturen soll es auch sein, am Beispiel von Methoxychlor aufzuzeigen, dass diese Pflanzenzellkulturen geeignet sind, Metaboliten von besonderem Interesse in größerer Menge (biotechnologisch) für weitere Untersuchungen, wie z.B. Biotets, zu produzieren. Bei den nicht-transgenen Pflanzenzellkulturen stehen Untersuchungen zur Bildung der Methoxychlor-Metaboliten im Vordergrund. Anhand von Biotests und Literaturdaten soll eine Abschätzung der endokrinen Wirkung der Insektizid-Rückstände erhalten werden.