Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Helfer mit Hemmungen - Neue Beta-Lactone mit antibiotischem Potential

01.07.2008
Der Familie der Lactone gehören Vertreter mit vielen Talenten an. So hemmen einige dieser Verbindungen Enzyme in Bakterien oder Viren und sind daher aussichtsreiche Kandidaten für die Entwicklung neuer Medikamente.

Bislang allerdings war wenig über die zellulären Angriffspunkte dieser Naturstoffe bekannt. Wie Dr. Stephan Sieber und Thomas Böttcher von der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München am Exzellenzcluster "Center for integrated Protein Science Munich (CIPSM)" in der Fachzeitschrift "Angewandte Chemie" berichten, konnten sie mit Hilfe einer aufwändigen Technik, dem "activity based protein profiling" oder ABPP, verschiedene bakterielle Enzyme identifizieren, die durch Beta-Lactone gehemmt werden.

"Darunter waren auch Enzyme, die für die krankmachende Wirkung der Bakterien relevant sind", berichtet Sieber. "Möglicherweise lassen sich in Zukunft mit Hilfe der Beta-Lactone Infektionskrankheiten bekämpfen, die wegen der zunehmenden Resistenzen der Bakterien gegenüber herkömmlichen Antibiotika immer schlechter zu behandeln sind."

"3-Methyl-4-octanolid": Das ist chemisch korrekt, wenn auch etwas nüchtern. Schließlich ist dies der Name einer Verbindung im Eichenholz, die eine unverwechselbare Note auf Hochprozentiges überträgt, das in entsprechenden Fässern gelagert ist. "Whisky-Lacton" nennt deshalb die Fachwelt dieses Gamma-Lacton. Ein weiterer Vertreter der bekannten Familie von Naturstoffen, dieses Mal aus der Klasse der Beta-Lactone, wirkt dagegen als Bestandteil eines Medikaments bei schwerem Übergewicht. Die Substanz blockiert bestimmte Enzyme im Darm, so dass Fette unverdaut ausgeschieden werden und nicht mehr als Energieträger zu Buche schlagen. Auch andere Beta-Lactone blockieren Enzyme, indem sie an deren aktive Zentren binden. Das macht sie zu interessanten Verbindungen für eine mögliche antibakterielle Therapie. Allerdings war bislang kaum bekannt, welche Lactone bei welchen Enzymen einen Effekt zeigen.

... mehr zu:
»Antibiotikum »Beta-Lactone »Enzym

"Activity based proteomics" oder "activity based protein profiling", kurz ABPP, ist eine komplexe Technik, die hier helfen könnte. Denn diese Methode weist die Bindung von Molekülen an Enzyme nach. Dazu werden mehrere molekulare Sonden zu verschiedenen Enzymen gegeben. Die Sonden beinhalten mindestens zwei Anteile: Der reaktive Bereich bindet an das aktive Zentrum von Enzymen, während der zweite Anteil - etwa ein fluoreszierendes Molekül - die Bindung nachweist und so hilft, die Interaktionspartner zu identifizieren. In der vorliegenden Studie wurden zehn biomimetische Beta-Lactone mit leichten Variationen im Aufbau verwendet. Biomimetische Verbindungen ähneln natürlichen Vorbildern, sind mit diesen aber nicht identisch. Getestet wurden die Sonden mit den Proteomen verschiedener Bakterienstämme. Das Proteom eines Organismus ist die Gesamtheit seiner Proteine, zu denen auch die Enzyme gehören.

Tatsächlich erhielten die Forscher einige Treffer: An rund zwanzig verschiedene Enzyme aus vier verschiedenen Enzymklassen banden Beta-Lactone im Versuch. "Für uns war besonders interessant, dass einige der identifizierten Enzyme wichtige zelluläre Funktionen in den Bakterien erfüllen", sagt Sieber. "Dazu gehören nicht zuletzt auch die krankmachende Wirkung des Erregers sowie dessen Resistenz gegen Antibiotika. Obwohl wir keine pathogenen Stämme verwendet haben, konnten wir zwei Enzyme nachweisen, die auch in krankmachenden Bakterien zu finden sind und dort zu deren Virulenz und Stresstoleranz beitragen." Aber auch Enzyme für wichtige Stoffwechselfunktionen waren dabei, die in manchen Fällen fast identisch bei verschiedenen pathogenen Bakterienstämmen vorkommen.

In weiteren Versuchen an Bakterienstämmen konnte bei einigen der Beta-Lactone keine direkte antibiotische Wirkung nachgewiesen werden. "Das könnte aber auch daran liegen, dass die Verbindungen nicht in ausreichender Form von den Bakterien aufgenommen werden", vermutet Sieber. "Deshalb haben wir getestet, wieviel von manchen Beta-Lactonen tatsächlich bei den zellulären Enzymen in den Bakterien ankommt und haben festgestellt, dass die Menge für eine vollständige Inhibierung wahrscheinlich nicht ausreicht." Mehr Erfolg zeigte sich aber in einem weiteren Versuch bei einem Enzym, das nicht für das Überleben des Bakteriums, sondern für dessen krankmachende Wirkung entscheidend ist.

"Dieses Ergebnis ist ein besonders viel versprechender Ausgangspunkt für neue Therapiestrategien", meint Böttcher, der die Studie im Rahmen seiner Doktorarbeit in Siebers Forschergruppe durchgeführt hat. "Neue Ansätze für eine Behandlung sind nicht zuletzt so wichtig, weil immer mehr pathogene Bakterienstämme resistent gegen herkömmliche Antibiotika werden und auf diese Wirkstoffe dann nicht mehr reagieren. Die von uns identifizierten Enzyme könnten sich als besonders interessante Zielmoleküle entpuppen, weil sie nur für die Pathogenität, nicht aber für das Überleben der Bakterien wichtig sind: So ist der Druck auf die Erreger, eine Resistenz gegen den Wirkstoff aufzubauen, geringer. Schließlich könnten dann Abwandlungen der Beta-Lacton-Struktur zu einer erhöhten Spezifität führen - und insgesamt effektive neue Antibiotika liefern, die über längere Zeit ihre Wirkung behalten."

Publikation:
"beta-Lactones as Privileged Structures for the Active-Site Labeling of Versatile Bacterial Enzyme Classes",
Thomas Böttcher and Stephan A. Sieber,
Angewandte Chemie, Juni 2008, Bd. 47, Nr. 24, S. 4600-4603
DOI: 10.1002/anie.200705768
Ansprechpartner:
Dr. Stephan Sieber
Department für Chemie und Biochemie der LMU
Tel.: 089 / 2180 - 77660
Fax: 089 / 2180 - 77756
E-Mail: stephan.sieber@cup.uni-muenchen.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.cup.uni-muenchen.de

Weitere Berichte zu: Antibiotikum Beta-Lactone Enzym

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Licht zur Herstellung energiereicher Chemikalien nutzen
22.05.2018 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Junger Embryo verspeist gefährliche Zelle
22.05.2018 | Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin der Universität Würzburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Self-illuminating pixels for a new display generation

There are videos on the internet that can make one marvel at technology. For example, a smartphone is casually bent around the arm or a thin-film display is rolled in all directions and with almost every diameter. From the user's point of view, this looks fantastic. From a professional point of view, however, the question arises: Is that already possible?

At Display Week 2018, scientists from the Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP will be demonstrating today’s technological possibilities and...

Im Focus: Raumschrott im Fokus

Das Astronomische Institut der Universität Bern (AIUB) hat sein Observatorium in Zimmerwald um zwei zusätzliche Kuppelbauten erweitert sowie eine Kuppel erneuert. Damit stehen nun sechs vollautomatisierte Teleskope zur Himmelsüberwachung zur Verfügung – insbesondere zur Detektion und Katalogisierung von Raumschrott. Unter dem Namen «Swiss Optical Ground Station and Geodynamics Observatory» erhält die Forschungsstation damit eine noch grössere internationale Bedeutung.

Am Nachmittag des 10. Februars 2009 stiess über Sibirien in einer Höhe von rund 800 Kilometern der aktive Telefoniesatellit Iridium 33 mit dem ausgedienten...

Im Focus: Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

Passt eine ultrakalte Wolke aus zehntausenden Rubidium-Atomen in ein einzelnes Riesenatom? Forscherinnen und Forschern am 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart ist dies erstmals gelungen. Sie zeigten einen ganz neuen Ansatz, die Wechselwirkung von geladenen Kernen mit neutralen Atomen bei weitaus niedrigeren Temperaturen zu untersuchen, als es bisher möglich war. Dies könnte einen wichtigen Schritt darstellen, um in Zukunft quantenmechanische Effekte in der Atom-Ion Wechselwirkung zu studieren. Das renommierte Fachjournal Physical Review Letters und das populärwissenschaftliche Begleitjournal Physics berichteten darüber.*)

In dem Experiment regten die Forscherinnen und Forscher ein Elektron eines einzelnen Atoms in einem Bose-Einstein-Kondensat mit Laserstrahlen in einen riesigen...

Im Focus: Algorithmen für die Leberchirurgie – weltweit sicherer operieren

Die Leber durchlaufen vier komplex verwobene Gefäßsysteme. Die chirurgische Entfernung von Tumoren ist daher oft eine schwierige Aufgabe. Das Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS hat Algorithmen entwickelt, die die Bilddaten von Patienten analysieren und chirurgische Risiken berechnen. Leberkrebsoperationen werden damit besser planbar und sicherer.

Jährlich erkranken weltweit 750.000 Menschen neu an Leberkrebs, viele weitere entwickeln Lebermetastasen aufgrund anderer Krebserkrankungen. Ein chirurgischer...

Im Focus: Positronen leuchten besser

Leuchtstoffe werden schon lange benutzt, im Alltag zum Beispiel im Bildschirm von Fernsehgeräten oder in PC-Monitoren, in der Wissenschaft zum Untersuchen von Plasmen, Teilchen- oder Antiteilchenstrahlen. Gleich ob Teilchen oder Antiteilchen – treffen sie auf einen Leuchtstoff auf, regen sie ihn zum Lumineszieren an. Unbekannt war jedoch bisher, dass die Lichtausbeute mit Elektronen wesentlich niedriger ist als mit Positronen, ihren Antiteilchen. Dies hat Dr. Eve Stenson im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching und Greifswald jetzt beim Vorbereiten von Experimenten mit Materie-Antimaterie-Plasmen entdeckt.

„Wäre Antimaterie nicht so schwierig herzustellen, könnte man auf eine Ära hochleuchtender Niederspannungs-Displays hoffen, in der die Leuchtschirme nicht von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

Visual-Computing an Bord der MS Wissenschaft

17.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Licht zur Herstellung energiereicher Chemikalien nutzen

22.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Markerfreies Verfahren zur Schnelldiagnose von Krebs

22.05.2018 | Medizintechnik

Ins Herz der Blaualgenblüte: IOW-Segelexpedition „BloomSail“ geht an den Start

22.05.2018 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics