Neuer Ansatz gegen resistente Bakterien entdeckt

BREMEN. Warum verfehlen Antibiotika bei manchen bakteriellen Erkrankungen ihre Wirkung? Forscher der Newcastle University und der Jacobs University Bremen haben einen Mechanismus entdeckt, der die asymmetrische Struktur der äußeren Membran gramnegativer Bakterien wie E.coli intakt hält (Nat Microbiol 2017; online 16. Oktober).

Genau dieser Mechanismus könnte einen Angriffspunkt für Wirkstoffe darstellen, so die Hoffnung der Forscher: Durch die Hemmung des Mechanismus' und die daraus resultierende Schädigung der äußeren Schicht könnte die Virulenz von gramnegativen Bakterien reduziert und die Wirkung vieler Antibiotika gesteigert werden, heißt es in einer Mitteilung der Jacobs University.

Zusammenlagerung von Lipiden

Gramnegative Bakterienarten verfügen ja über eine innere und eine äußere Membran. Die äußere ist eine asymmetrische Doppelschicht, bei der die innere Schicht aus Phospholipiden und die äußere fast vollständig aus Lipopolysacchariden (LPS) besteht.

Diese LPS bilden eine zuckerhaltige Schicht, die gegen fetthaltige, hydrophobe Moleküle als wirksame Barriere fungiert und zur Resistenz gegenüber Antibiotika beiträgt. Allerdings lagern sich Phospholipide spontan in der Außenschicht der äußeren Membran an, was deren Durchlässigkeit für giftige Stoffe erhöht.

Auch zur Krebstherapie haben Forscher aus Braunschweig eine Methode entwickelt, die an Lypopolysacchariden ansetzt.

Ein Protein wie ein Staubsauger

Um die Asymmetrie wiederherzustellen, entfernt das Mla-System (Maintenance of lipid asymmetry), mit dem die meisten gramnegativen Bakterien ausgestattet sind, die Phospholipidmoleküle aus der äußeren Schicht.

Die Forscher haben mittels Röntgenkristallographie die ersten 3D-Strukturen des MlaA-Proteins bestimmt und führten anschließend molekulare Simulationen durch. Dabei stellten sie fest, dass das donutförmige MlaA die Phospholipide ähnlich eines Staubsaugers über einen zentralen Kanal entfernt.

"Unser Wissen im Bereich der computergestützten Biophysik könnte dazu beitragen, neue Zielstrukturen für Wirkstoffe zu finden und vorhandene Antibiotika wirksamer zu machen", wird Studienautor Professor Ulrich Kleinekathöfer in der Mitteilung zitiert. (eb)