Zwei US-Chemiker haben entdeckt, wie Bodenbakterien den typischen Geruch feuchter Erde erzeugen: Sie produzieren zwei Duftstoffe, Geosmin und Methylisoborneol, die unter anderem auch für den erdig-muffigen Geschmack mancher Fische verantwortlich sind. Während die Herstellung von Geosmin dabei in einem Schritt vonstatten geht, funktioniert die Produktion von Methylisoborneol in einer Art Fließbandverfahren: Das Ausgangsmaterial wird zuerst von einem Werkzeug bearbeitet und das Produkt anschließend in einem weiteren Arbeitsschritt fertiggestellt. Den Mechanismus zu verstehen sei besonders deswegen von Interesse, weil ein gezielter Stopp des mikrobiellen Produktionsverfahrens die Qualität von Trinkwasser und Fisch verbessern könnte, so die Forscher.
Für die Geosminherstellung ist hauptsächlich ein einziges Gen verantwortlich, hatten die Forscher bereits im vergangenen Jahr gezeigt. Bei Methylisoborneol gestaltete sich die Aufklärung des Produktionsverfahrens jedoch komplizierter, vor allem wegen seiner ungewöhnlichen chemischen Struktur. Obwohl es nämlich zur Gruppe der Terpene gehört ? einer Reihe von Verbindungen, die hauptsächlich in ätherischen Ölen vorkommen ? besitzt es nicht die für diese Substanzen charakteristischen fünf, zehn oder fünfzehn Kohlenstoffatome, sondern eine ungerade Anzahl von elf Kohlenstoffeinheiten.
Dieses Gerüst bauen die Bakterien offenbar nicht in einem, sondern in zwei Schritten auf, entdeckten die Forscher nun. Dafür arbeiten zwei Gene beziehungsweise die beiden Enzyme zusammen, deren Bauplan auf den Genen hinterlegt ist: Das erste koppelt eine einzelne Kohlenstoffeinheit an das Zehn-Kohlenstoffgerüst einer Substanz namens Geranylpyrophosphat, die auch die Basis zur Herstellung vieler anderer Terpene ist. Das zweite Enzym sorgt anschließend dafür, dass sich die neue Kohlenstoff-Elferkette zu der Ringstruktur zusammenlagert, die für das Methylisoborneol charakteristisch ist.
Die beiden verantwortlichen Gene liegen im Erbgut des Bodenbakteriums Streptomyces coelicolor direkt nebeneinander, berichten die Wissenschaftler. Sie vermuten, dass auch andere Mikroorganismen wie etwa bestimmte Blaualgen über diese Genkombination verfügen, denn diese gelten als Verursacher des erdigen Beigeschmacks in Trinkwasserreservoirs. Gelänge es, die verantwortlichen Gene frühzeitig zu blockieren, könnten diese Verunreinigungen verhindert werden ? ein Ansatz, der sehr viel einfacher wäre als das aufwendige nachträgliche Entfernen der Substanzen aus dem Wasser.
Chieh-Mei Wang und David Cane (Brown University, Providence): Journal of the American Chemical Society, Bd. 130, S. 8908 ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
