Möglicher Ansatz zur Behandlungen multiresistenter Keime entdeckt
Antibiotikaresistente Bakterienstämme stellen weltweit ein wachsendes Problem dar. Herkömmliche medikamentöse Behandlungen mit Antibiotika verlieren ihre Wirkung und bislang gut kontrollierbare Erkrankungen stellen plötzliche wieder ein ernsthaftes Gesundheitsrisiko dar. Wissenschaftler der Ludwig-Maximillians-Universität (LMU) in München haben nun gemeinsam mit Kollegen aus den USA eine mögliche Alternative zu herkömmlichen Antibiotika entdeckt, die auch bei multiresistenten Keime ihre Wirkung entfalten soll.
„Multiresistente Bakterien, bei denen Antibiotika keine Wirkung mehr zeigen, sind in der Medizin ein immer größeres Problem“, so die Mitteilung der LMU. Allerdings könnten Antibiotika aus der Gruppe der sogenannten Orthosomycine hier Abhilfe schaffen. Denn diese setzen laut Angaben der LMU an einer völlig anderen Bindungsstelle in Bakterien an als die übrigen Antibiotika. Das Forscherteam um Dr. Daniel Wilson vom Genzentrum der LMU, Dr. Scott Blanchard von der Cornell University (USA) und Dr. Yury Polikanov von der University of Illinois at Chicago (USA) hat in einer aktuellen Studie zwei Orthosomycine strukturell charakterisiert und ihren Wirkmechanismus aufgedeckt. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in dem Fachmagazin „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS).
Neue antibakterielle Medikamente dringend erforderlich
Angesichts der zunehmenden Antibiotikaresistenzen und hiermit verbundener Behandlungsschwierigkeiten ist die Entwicklung neuer antibakterieller Medikamente dringend erforderlich. „Biochemische Untersuchungen deuten darauf hin, dass sogenannte Orthosomycin-Antibiotika eine wirksame Alternative sein könnten“, berichten die Wissenschaftler der LMU. Die Orthosomycine unterscheiden sich laut Aussage der Forscher strukturell von anderen Antibiotika. Ihre Moleküle seien im Vergleich sehr langgestreckt. „Wie die meisten Antibiotika docken Orthosomycine an den bakteriellen Proteinfabriken – den Ribosomen – an“ und „dort verhindern sie die Herstellung neuer Proteine, die für das Überleben und die Vermehrung der Krankheitserreger notwendig sind“, so die Mitteilung der LMU. Allerdings nutzen sie offenbar eine andere Andockstelle der Ribosomen als die übrigen Antibiotika.
Bislang unbekannte Bindungsstelle entdeckt
„Wir haben nun für zwei dieser Orthosomycine, Evernimicin und Avilamycin, mithilfe hoch aufgelöster kryo-elektronenmikroskopischer Bilder untersucht, an welcher Stelle genau sie binden“, erläutert Studienerstautor Stefan Arenz von der LMU. So konnten die Forscher nachweisen, dass diese Antibiotika an einer bisher unbekannten Bindungsstelle im Ribosom andocken. Die neu entdeckte Bindungsstelle liegt laut Aussage der Wissenschaftler in einer bestimmten Windung des Ribosoms und ermöglicht, dass Evernimicin und Avilamycin gleichzeitig sowohl an ribosomale RNA als auch an ribosomales Protein binden. Dies sei „eine völlig andere Bindungsstelle als bei anderen Antibiotika“, weshalb auch „keine Kreuzresistenzen gegen andere Antibiotika“ auftreten, berichtet Stefan Arenz.
Produktion von Proteinen blockiert
Mithilfe zusätzlicher Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer (FRET)-Analysen konnten die Wissenschaftler zudem aufklären, wie die Orthosomycine das Ribosom lahm legen und die Vermehrung der Bakterien verhindern. Um Proteine zu synthetisieren, muss sogenannte tRNA zunächst mit einem Ende an das Ribosom binden und dann mit ihrem anderen Ende in das aktive Zentrum des Ribosoms hinein „schwingen“, erläutern die Wissenschaftler. Durch Evernimicin und Avilamycin werde dieses Hineinschwingen blockiert, weil sie der tRNA räumlich im Weg sind, so Arenz weiter. Auf diese Weise werde die Proteinproduktion im Ribosom stillgelegt. Die aktuellen Erkenntnisse könnte helfen, in Zukunft bessere Wirkstoffe gegen multiresistente Keime zu entwickeln, hoffen die Forscher. (fp)
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