Legionellen-Toxin: Konventionelle Antibiotika-Therapie unterstützen
Multiresistente Keime stellen eine wachsende Bedrohung für das Gesundheitswesen dar. Der massenhafte und oft unnötige Einsatz von Antibiotika führt dazu, dass immer mehr Erreger gegenüber Medikamenten unempfindlich sind. Forscher haben nun eine neue Strategie entwickelt, um Bakterien zu bekämpfen. Dieses Konzept könnte die konventionelle Antibiotika-Therapie ergänzen.
Herausforderung für das Gesundheitswesen
Die Zunahme von Antibiotika-Resistenzen stellt das Gesundheitswesen vor eine immer größer werdende Herausforderung. Wenn solche Medikamente nicht mehr wirken, können selbst kleine Entzündungen zu einem großen Risiko werden. Deutsche Forscher haben nun eine neue Strategie entwickelt, um Bakterien zu bekämpfen. Die Experten haben den molekularen Wirkmechanismus eines Legionellen-Toxins aufgeklärt und einen ersten Inhibitor (Hemmstoff) entwickelt.
Sorgloser Umgang mit Antibiotika
Die steigende Verbreitung von Resistenzen macht es zunehmend schwerer, gewöhnliche Erkrankungen wie Lungenentzündung oder Salmonellose wirksam zu behandeln.
Eine der Ursachen für Resistenzen ist der sorglose Umgang mit Antibiotika. So verordnen viele Mediziner in Deutschland solche Medikamente laut einer Studie oftmals nur auf Verdacht.
Zudem werden Antibiotika auch gegen Krankheiten eingesetzt, gegen die sie vollkommen unwirksam sind.
Auch die seit mehr als 30 Jahren bestehende Innovationslücke bei der Entwicklung neuartiger Wirkstoffe trug zum Problem der Resistenzen bei.
Eine Arbeitsgruppe um Prof. Ivan Dikic von der Goethe-Universität Frankfurt am Main hat nun eine neue Strategie entwickelt, Bakterien zu bekämpfen.
Die neue Methode wird in der Fachzeitschrift „Nature“ vorgestellt.
Mikrobielle Infektionen unter Kontrolle bringen
Ein vielversprechender Ansatz, mikrobielle Infektionen unter Kontrolle zu bringen, besteht darin, die Schäden in den Zellen und Geweben lokal zu begrenzen, heißt es in einer Mitteilung der Frankfurter Uni.
Dazu müssen die von den Bakterien ausgeschütteten Toxine gezielt ausgehebelt werden. Das Forscherteam von Prof. Ivan Dikic, Direktor des Instituts für Biochemie II an der Goethe-Universität Frankfurt, arbeitet seit zehn Jahren in diesem Feld.
„Wir glauben, dass wir die konventionelle Antibiotika-Therapie ergänzen können, indem wir bakterielle Effektorproteine gezielt mit rational entwickelten Wirkstoffen ausschalten“, erklärt Dikic.
„So können wir den Patienten helfen, die Infektion zu bewältigen. Das Konzept ist noch relativ neu, erregt aber unter Wissenschaftlern immer mehr Aufmerksamkeit.“
Toxischer Effektor fördert Verbreitung von Bakterien
Wie die neue Strategie umgesetzt werden könnte, versucht das Team von Ivan Dikic am Beispiel von Legionellen herauszufinden. Diese Bakterien verursachen Lungenentzündungen und sind insbesondere für immungeschwächte Patienten gefährlich.
Erst kürzlich war das Dikic-Team an der Entdeckung eines neuen enzymatischen Mechanismus beteiligt, durch den Legionellen die Kontrolle über ihre Wirtszellen übernehmen.
„Wir haben gezeigt, dass die Legionellen mithilfe eines Enzyms, SdeA, einen der wichtigsten zellulären Mechanismen zum Schutz vor Stress aushebeln, nämlich das Ubiquitin-System. SdeA ist demnach ein toxischer Effektor, der die Verbreitung von Bakterien in der Zelle fördert“, erläutert Dr. Sagar Bhogaraju, der am universitären Buchmann Institut für Molekulare Lebenswissenschaften im Labor von Dikic arbeitet.
Jetzt ist der Gruppe von Ivan Dikic ein weiterer Durchbruch gelungen: Sie konnte die atomare Struktur von SdeA aufklären und herausfinden, wie das bakterielle Enzym seine zellulären „Opfer“ vermutlich auswählt.
SdeA erzielt seine Wirkung, indem es Ubiquitin an die Proteine der Wirtszelle anheftet. Das Enzym ist einzigartig in seinem Mechanismus, mit dem es eine zweistufige Reaktion katalysiert, kommentiert Dr. Sissy Kalayil, eine der führenden Frankfurter Wissenschaftlerinnen in dem Projekt.
„Unsere Ergebnisse sind extrem spannend, weil sie den Prozess im atomaren Detail aufklären und damit das rationale Design von Hemmstoffen ermöglichen.“
Inhibitor entwickelt
Einen ersten Inhibitor, der das Legionellen-Enzym zumindest im Reagenzglas blockieren kann, haben die Forscher bereits entwickelt.
„Durch Aufklärung der grundlegenden Struktur konnten wir nun den Beweis erbringen, dass diese bakteriellen Enzyme gezielt angreifbar sind. Dennoch liegt noch ein langer Weg vor uns, bevor wir den neuartigen Mechanismus möglicherweise therapeutisch nutzen können“, sagt Dikic.
„Aber wir bleiben dran, denn sehr wahrscheinlich sind Legionellen nicht die einzigen Bakterien, die diesen Mechanismus nutzen.“ (ad)