Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bakterielle Toxine im Darm

24.10.2017

Biosynthese des natürlichen Enterotoxins Tilivallin läuft über die noch stärker toxisch wirkende Vorstufe Tilimycin ab

Bei Infektion kann eine Penizillingabe zu hämorrhagischem Durchfall führen. Diese seltene, aber extrem unangenehme Nebenwirkung wird dem Enterotoxin Tilivallin zugeschrieben, einem Metaboliten eines natürlichen Darmbakteriums.


Neue Erkenntnisse über bakterielle Toxine durch sorgfältige Untersuchungen

(c) Wiley-VCH

Österreichische Wissenschaftler haben jetzt die Biosynthese des Toxins sorgfältig untersucht. Aus den Ergebnissen, die sie in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie präsentieren, lassen sich neue Erkenntnisse über bakterielle Toxine und die biologischen Mechanismen von Antibiotika-Nebenwirkungen ableiten.

Manche Bakterien reagieren auf Penizillin, manche nicht. Wenn Patienten Antibiotika schlucken, um bakterielle Erreger abzutöten, verändert sich ihre gesamte Darmflora. Führt das dadurch entstehende bakterielle Ungleichgewicht dazu, dass eine Bakterienart überhandnimmt, die selbst Toxine produziert, können Darm- und Stoffwechselerkrankungen auftreten.

In einer fachübergreifenden Kooperation haben nun Ellen Zechner von der Universität Graz und ihre Kollegen untersucht, welche Rolle das Penizillin-resistente Enterobakterium Klebsiella oxytoca bei der Antibiotika-induzierten hämorrhagischen Kolitis (AAHC) spielt.

Als erstes Enterotoxin identifizierten die Wissenschaftler Tilivallin, das in höheren Dosen die Darmschleimhaut angreift und Kolitis auslösen kann. Überraschenderweise besitzt Tilivallin das chemische Grundgerüst der Pyrrolobenzodiazepine, aus Bodenbakterien isolierten Metaboliten.

Diese werden derzeit als Antikrebsmittel intensiv untersucht und in klinischen Tests erprobt. Nachdem die Wissenschaftler die Gencluster für die Toxinbiosynthese identifiziert hatten, ermittelten sie den vollständigen Biosyntheseweg von Tilivallin in Klebsiella durch biomolekulare und molekulargenetische Versuche.

Tilivallin selbst besitzt keine DNA-schädigende Wirkung wie seine Antitumor-Antibiotika-Verwandten, da das chemisch aktive Zentrum, über das die DNA angegriffen wird, in der Tilivallin-Struktur blockiert ist. Die blockierende chemische Gruppe, ein Indol, kommt jedoch erst im letzten Schritt der Biosynthese hinzu, wie die Wissenschaftler herausfanden.

Davor wird eine Substanz gebildet, die die Forscher Tilimycin nannten, und die sogar ein noch stärkeres Toxin als das Endprodukt Tilivallin ist. Dazu kommt, dass die Indolanlagerung spontan abläuft, ohne Hilfe eines Enzyms. Die Autoren stellten daher fest: „Klebsiella oxytoca ist in der Lage, zwei Pyrrolobenzodiazepine mit unterschiedlicher Funktionalität zu produzieren, je nachdem, ob Indol in der Umgebung verfügbar ist.“ Indol ist eine natürliche Komponente im menschlichen Darm.

Beide Hauptergebnisse, der Arbeit, der aufgeklärte Biosyntheseweg von Tilivallin und die Entdeckung des Toxins Tilimycin als stabiles Zwischenprodukt, haben wichtige physiologische und pharmakologische Auswirkungen.

Zunächst lassen sich aus den Erkenntnissen über die Entstehung von AAHC neue Behandlungsstrategien dieser Krankheit ableiten. Unerwünschte Nebenwirkungen von Antibiotika ließen sich vermeiden oder abmildern. Und zweitens könnte der ungewöhnliche Biosyntheseweg für Pyrrolobenzodiazepine den Forschern neue Ideen liefern, um Antikrebsmittel zu entwickeln.

Angewandte Chemie: Presseinfo 45/2017

Autor: Ellen L. Zechner, Universität Graz (Austria), http://dk.uni-graz.at/index.php?item=supervisors_details&id=1

Link zum Originalbeitrag: https://doi.org/10.1002/ange.201707737

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Karin J. Schmitz | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Katalysatoren - Fluktuationen machen den Weg frei
15.02.2019 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Leipziger Forscher entwickeln neue Methode zur Entschlüsselung chemischer Reaktionen
15.02.2019 | Universität Leipzig

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: Grüne Spintronik: Mit Spannung Superferromagnetismus erzeugen

Ein HZB-Team hat zusammen mit internationalen Partnern an der Lichtquelle BESSY II ein neues Phänomen in Eisen-Nanokörnern auf einem ferroelektrischen Substrat beobachtet: Die magnetischen Momente der Eisenkörner richten sich superferromagnetisch aus, sobald eine elektrische Spannung anliegt. Der Effekt funktioniert bei Raumtemperatur und könnte zu neuen Materialien für IT-Bauelemente und Datenspeicher führen, die weniger Energie verbrauchen.

In heutigen Datenspeichern müssen magnetische Domänen mit Hilfe eines externen Magnetfeld umgeschaltet werden, welches durch elektrischen Strom erzeugt wird....

Im Focus: Regensburger Physiker beobachten, wie es sich Elektronen gemütlich machen

Und können dadurch mit ihrer neu entwickelten Mikroskopiemethode Orbitale einzelner Moleküle in verschiedenen Ladungszuständen abbilden. Die internationale Forschergruppe der Universität Regensburg berichtet über ihre Ergebnisse unter dem Titel “Mapping orbital changes upon electron transfer with tunnelling microscopy on insulators” in der weltweit angesehenen Fachzeitschrift ,,Nature‘‘.

Sie sind die Grundbausteine der uns umgebenden Materie - Atome und Moleküle. Die Eigenschaften der Materie sind oftmals jedoch nicht durch diese Bausteine...

Im Focus: Regensburg physicists watch electron transfer in a single molecule

For the first time, an international team of scientists based in Regensburg, Germany, has recorded the orbitals of single molecules in different charge states in a novel type of microscopy. The research findings are published under the title “Mapping orbital changes upon electron transfer with tunneling microscopy on insulators” in the prestigious journal “Nature”.

The building blocks of matter surrounding us are atoms and molecules. The properties of that matter, however, are often not set by these building blocks...

Im Focus: Universität Konstanz gewinnt neue Erkenntnisse über die Entwicklung des Immunsystems

Wissenschaftler der Universität Konstanz identifizieren Wettstreit zwischen menschlichem Immunsystem und bakteriellen Krankheitserregern

Zellbiologen der Universität Konstanz publizieren in der Fachzeitschrift „Current Biology“ neue Erkenntnisse über die rasante evolutionäre Anpassung des...

Im Focus: University of Konstanz gains new insights into the recent development of the human immune system

Scientists at the University of Konstanz identify fierce competition between the human immune system and bacterial pathogens

Cell biologists from the University of Konstanz shed light on a recent evolutionary process in the human immune system and publish their findings in the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Thema Desinformation in Online-Medien

15.02.2019 | Veranstaltungen

FfE-Energietage 2019 - Die Energiewelt heute und morgen vom 1. bis 4. April 2019 in München

15.02.2019 | Veranstaltungen

Deutscher Fachkongress für kommunales Energiemanagement: Fokus Energie – Architektur – BauKultur

13.02.2019 | Veranstaltungen

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

Katalysatoren - Fluktuationen machen den Weg frei

15.02.2019 | Biowissenschaften Chemie

Berührungsgeschützt, kompakt, einfach: Rittal erweitert Board-Technologie

15.02.2019 | Energie und Elektrotechnik

Wie kann digitales Lernen gelingen? Lern-Prototypen werden auf der didacta vorgestellt

15.02.2019 | Bildung Wissenschaft

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