Natürliches Antibiotikum entzieht Bakterien ihre Abwehrkräfte
Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass ein von Insekten stammendes Antibiotikum die Schutzmembran einiger der am häufigsten vorkommenden arzneimittelresistenten Bakterien zerstören kann. Dies könnte den Weg für eine neue Klasse von Antibiotika ebnen, die zur Bewältigung der aktuellen Krise der Arzneimittelresistenz beitragen könnten.
In den Vereinigten Staaten verursacht Antibiotikaresistenz jedes Jahr über 2 Millionen Krankheiten und 23.000 Todesfälle.
Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) befragte eine halbe Million Menschen und stellte fest, dass die fünf häufigsten arzneimittelresistenten Bakterien sind:
- Escherichia coli
- Klebsiella pneumoniae
- Staphylococcus aureus
- Streptococcus pneumoniae
- Salmonellen
Mit Ausnahme von S. pneumoniae und S. aureusAlle oben genannten sind gramnegative Bakterien. Der Name stammt von Hans Christian Gram, einem Arzt, der den Gram-Test entwickelt hat. Dies ist ein chemischer Färbetest, der Bakterien in grampositive und gramnegative unterteilt.
Die Suche nach neuen Wegen zur Zerstörung von gramnegativen Bakterien ist eine große Herausforderung, mit einigen wichtigen Auswirkungen auf die wachsende Krise der öffentlichen Gesundheit, die eine Antibiotikaresistenz darstellt.
Neue Forschungen haben möglicherweise einen Weg gefunden, die Abwehrkräfte dieser Bakterien zu durchdringen. Wissenschaftler der Universität Zürich (UZH) in der Schweiz fanden heraus, dass Thanatin, ein natürlich vorkommendes Antibiotikum, das von einem Insekt namens Spined Soldier Bug produziert wird, die äußeren Membranen von gramnegativen Bakterien angreifen kann.
John A. Robinson vom Department of Chemistry der UZH ist der entsprechende und letzte Autor des neuen Papiers, das kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Fortschritte in der Wissenschaft.
Stoppen der Selbstverteidigungsmechanismen von Bakterien
Robinson erklärt die Motivation für die jüngste Studie mit den Worten: "Trotz großer Anstrengungen von akademischen Forschern und Pharmaunternehmen hat es sich als sehr schwierig erwiesen, wirksame neue bakterielle Ziele für die Entdeckung von Antibiotika zu identifizieren."
"Eine der größten Herausforderungen besteht darin, neue Mechanismen der Antibiotika-Wirkung gegen gefährliche gramnegative Bakterien zu identifizieren."
Wie Robinson und Kollegen in ihrer Arbeit erklären, schützt eine asymmetrische Außenmembran gramnegative Bakterien. Diese Doppelschicht besteht aus Lipopolysaccharid (LPS) -Molekülen an der Außenseite und Membranglycerophospholipiden an der Innenschicht.
Die Forscher verwendeten ein Modell von E coli und In-vitro-Bindungsstudien, um zu testen, ob das Antibiotikum Thanatin an bestimmte Proteine, sogenannte "Lpt-Proteine", binden kann, die eine Brücke von der inneren Membran zur äußeren Membran der Doppelschicht bilden, die gramnegative Bakterien schützt.
Diese Brücke wird dann verwendet, um LPS-Moleküle zur Außenseite der Membran zu transportieren, wodurch eine Abwehrbarriere entsteht.
Laboranalysen ergaben, dass Thanatin die Wechselwirkungen zwischen Proteinen blockiert, die zur Bildung der Brücke erforderlich sind. Dies bedeutet, dass LPS-Moleküle ihr Ziel nicht erreichen können, wodurch die Bildung der gesamten schützenden asymmetrischen Außenmembran verhindert wird. Ohne seine Abwehrkräfte erliegt das Bakterium dem Antibiotikum.
"Diese Ergebnisse", sagen die Autoren, "heben ein neues Paradigma für eine antibiotische Wirkung hervor, das auf ein dynamisches Netzwerk von Protein-Protein-Wechselwirkungen abzielt, die für den Aufbau des Lpt-Komplexes in erforderlich sind." E coli.”
"Die Ergebnisse identifizieren auch ein natürlich vorkommendes Peptid als Ausgangspunkt für die Entwicklung potenzieller klinischer Kandidaten, die auf gefährliche gramnegative bakterielle Krankheitserreger abzielen", fügen sie hinzu.
Robinson kommentiert die Ergebnisse mit den Worten: "Dieser Befund zeigt uns einen Weg, Substanzen zu entwickeln, die spezifisch Protein-Protein-Wechselwirkungen in Bakterienzellen hemmen."
"Dies ist ein beispielloser Wirkungsmechanismus für ein Antibiotikum und schlägt sofort Möglichkeiten vor, neue Moleküle als Antibiotika gegen gefährliche Krankheitserreger zu entwickeln."
John A. Robinson
