Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Salmonella in flagranti

16.03.2006


Schematische Darstellung der Stoffwechselwege von Salmonellen während einer Infektion. Die Samonellen wurden aus dem Darm von Mäusen isoliert. Die wenigen für den Krankheitserreger lebensnotwendigen Stoffwechselwege und ihre entsprechenden Proteine (Enzyme) sind rot markiert. Bei den andersfarbig markierten Stoffwechselwegen können die blockierten Proteine durch andere Enzyme oder Nährstoffe des Wirtsorganismus - in diesem Fall aus dem Darminhalt der Maus - ersetzt werden. Über die grau markierten Proteine ist bisher noch nichts bekannt. Bild: Medizinische Hochschule Hannover


Salmonellen-Forschung liefert wegweisende Hinweise für die Entwicklung neuer Antibiotika


Neue Angriffspunkte für die Entwicklung dringend benötigter Antibiotika gegen Krankheitserreger haben Wissenschaftler der Max-Planck-Institute für Infektionsbiologie und Biochemie zusammen mit Kollegen der Medizinischen Hochschule Hannover entdeckt. Doch ihre Befunde zeigen auch, dass es wesentlich weniger Angriffspunkte für die Herstellung neuer Antibiotika gibt als bisher erwartet. Diese Forschungsergebnisse sind daher richtungweisend für die weitere Antibiotika-Forschung (Nature, 16. März 2006).

Die zunehmende Antibiotikaresistenz von Krankheitserregern wirft immer größere Probleme bei der Therapie von Infektionskrankheiten auf. Antibiotika mit neuartigen Wirkmechanismen werden deshalb dringend benötigt, allerdings erbrachte selbst intensive Forschungsarbeit auf diesem Gebiet in den letzten Jahren wenig Erfolg. Eine wichtige Hürde in der Antibiotikaentwicklung ist die Auswahl geeigneter bakterieller Angriffspunkte. Genomanalysen und Versuche mit Laborkulturen deuten zwar auf Hunderte von möglichen Angriffspunkten hin, aber nur wenige dieser Vorhersagen wurden bisher in geeigneten Infektionsmodellen bestätigt.


In enger Kooperation zwischen Infektionsbiologen und Proteomforschern ist es jetzt erstmalig gelungen, jene Proteine zu identifizieren, die an den Stoffwechselwegen von Salmonellen im Verlauf einer Infektion beteiligt sind. Unter der federführenden Leitung von Dirk Bumann, Medizinische Hochschule Hannover, haben Daniel Becker, Claudia Rollenhagen, Matthias Ballmaier und Thomas Meyer vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie Salmonellen aus infizierten Mäusen isoliert. Die Proteomforscher Matthias Selbach und Matthias Mann vom Max-Planck-Institut für Biochemie identifizierten anschließend mit der hochempfindlichen Methode der Massenspektrometrie aus den Proteingemischen mehrere hundert verschiedene Proteine des Salmonellen-Stoffwechsels. Durch Abgleich mit speziellen Protein-Datenbanken konnten die Wissenschaftler damit mögliche Angriffspunkte für Antibiotika identifizieren.

Der Mikrobiologe Dirk Bumann und sein Team testeten dann, welche Bedeutung diese Proteine bei einer Salmonelleninfektion haben, in dem sie die für die Proteine verantwortlichen Gene ausschalteten und dann beobachteten, welche Auswirkung das auf den Verlauf der Krankheit hatte. Das Ausschalten der Gene ("knock out") kommt einer Blockade des entsprechenden Stoffwechselwegs gleich und simuliert damit den Effekt entsprechender Antibiotika. Diese Analysen zeigten, dass Salmonellen im Verlauf der zwei möglichen Krankheitsformen - Durchfall oder Typhus - erstaunlich unempfindlich gegen die Blockade einer Reihe zentraler Stoffwechselwege sind. Ursache dafür sind Ersatzenzyme, die die Rolle inaktiver Enzyme übernehmen können, sowie ein breites Nährstoffangebot des Wirtes, das den Salmonellen weitgehende Unabhängigkeit von eigenen Biosynthese-Fähigkeiten verleiht.

Nur wenige Enzyme einer kleinen Gruppe von Stoffwechselwegen sind für Salmonellen wirklich lebensnotwendig. Die meisten dieser wenigen essentiellen Enzyme fehlen aber entweder in anderen wichtigen Krankheitserregern oder werden auch vom menschlichen Organismus gebildet, sodass sie als Angriffspunkte für neue Antibiotika mit breitem Wirkungsspektrum (also als Breitbandantibiotika) nicht in Frage kommen. Die übrigen, prinzipiell attraktiven Stoffwechselwege werden dagegen heute bereits als Zielmoleküle der gängigen Antibiotika verwendet oder haben sich einer wirksamen Antibiotikaentwicklung bisher gänzlich entzogen.

Die umfassende Untersuchung von Infektionsmodellen für Typhus bzw. Durchfall verdeutlicht, dass weitaus weniger potentielle Angriffspunkte für die Herstellung dringend benötigter Antibiotika bestehen, als bisher erwartet wurde. Die neuen Befunde verdeutlichen aber auch, dass zunehmend wirkungslose Antibiotika am ehesten durch neue Substanzen mit ähnlichem, aber nicht identischem Wirkprinzip zu ersetzen sind. Die Ergebnisse sind daher richtungweisend für die zukünftige Antibiotikaforschung.

[DB/AT]

Originalveröffentlichung:

Daniel Becker, Matthias Selbach, Claudia Rollenhagen, Matthias Ballmaier, Thomas F. Meyer, Matthias Mann, and Dirk Bumann
Robust Salmonella metabolism limits possibilities for new antimicrobials
Nature, 16 March 2006

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Erster Atemzug prägt Immunsystem nachhaltig
22.02.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

nachricht Wie Proteine zueinander finden
21.02.2017 | Charité – Universitätsmedizin Berlin

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: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wunderwelt der Mikroben

22.02.2017 | Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

Physikerinnen und Physiker diskutieren in Bremen über aktuelle Grenzen der Physik

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Prozesstechnik für effizientes Bohren und Schneiden auf der LASER CHINA

22.02.2017 | Messenachrichten

IHP-Forschungsteam verbessert Zuverlässigkeit beim automatisierten Fahren

22.02.2017 | Automotive

Nanoinjektion steigert Überlebensrate von Zellen

22.02.2017 | Physik Astronomie