Leuchtende Zucker unterstützen Tuberkulose-Therapie

Fluoreszierende Moleküle markieren wichtige Enzyme des Erregers

Leuchtende Zuckermoleküle markieren wichtige Enzyme des Tuberkulose-Erregers. Dadurch lässt sich deren Bedeutung für eine zukünftige Therapie der Tuberkulose (TBC) einfach untersuchen. Die Entdeckung ist das „Nebenprodukt“ eines Projektes am Institut für Organische Chemie der Technischen Universität Graz. In der vom Wissenschaftsfonds (FWF) geförderten Forschungsarbeit wurden fluoreszierende Zuckermoleküle entdeckt, während eigentlich die Funktionsweise einer bestehenden Tuberkulose-Therapie genauer analysiert werden sollte.

Beim Betrachten spezieller Zuckermoleküle (Iminozucker) unter dem Fluoreszenz-Mikroskop bemerkte die Grazer Forschungsgruppe um Arnold E. Stütz bei einigen dieser Zucker einen erfreulichen Effekt. Solche, die fettartige Gruppen besaßen, zeigten eine klare Lichtemission. „Einige Iminozucker heften sich an ein lebenswichtiges Enzym des Tuberkulose-Erregers, das am Zellwandaufbau beteiligt ist. Gemeinsam mit der Leuchteigenschaft werden sie so zu hervorragenden Markern – sozusagen Positionslichter der Enzyme. Das erlaubt uns, sie gezielt zu beobachten“, erläutert Stütz den möglichen Nutzen dieses Effekts für die Suche nach einer TBC-Therapie. Diese Entdeckung ermöglicht nun anhand der Fluoreszenz-Intensität zu testen, wie wirksam neue Substanzen den Zellwandaufbau des TBC-Erregers hemmen könnten. Und die Entwicklung neuer TBC-Therapeutika ist beim derzeitigen Vormarsch der Infektionskrankeit mit acht bis zwölf Mio. Neuinfektionen jährlich dringend notwendig, so die Forscher.

Ausgangspunkt des Projektes war die Untersuchung der Iminozucker und deren Fähigkeit, den Zellwandaufbau des für Tuberkulose verantwortlichen Erregers (Mycobacterium tuberculosis) zu stören. Die Zucker ähneln in Ihrer Struktur dem derzeit wirksamsten Therapeutikum Ethambutol, das ebenfalls den Zellwandaufbau hemmt. Durch die Änderung der Strukturen von Iminozuckern und Ethambutol sollte festgestellt werden, ob die Wirkungsweise auf die relevanten Enzyme verbessert werden kann. „Wir veränderten die Iminozucker und das Ethambutol in 50 Variationen und analysierten die Auswirkung dieser strukturellen Veränderung auf die Bindung an das Enzym des Bakteriums. So konnten wir die Funktionsweise des Enzyms und des Medikamentes genauer analysieren und besser nachvollziehbar machen“, erläuterte Stütz. Es stellte sich heraus, dass Ethambutol von allen getesteten Variationen die derzeit effektivste Therapie darstellt. Ein Ergebnis, das für die Forscher genauso unerwartet kam wie die Entdeckung des „Nebenprodukts“ – die leuchtenden Iminozucker (Bild).