Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Konventionelle Antibiotika-Therapie ergänzen

24.05.2018

Antibiotika-Resistenzen bedrohen weltweit nicht nur die Gesundheit, sondern gefährden auch den ökonomischen Wohlstand. Eine neue Strategie, Bakterien zu bekämpfen, stellt die Arbeitsgruppe um Prof. Ivan Dikic von der Goethe-Universität in der aktuellen Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature vor. Die Forscher haben den molekularen Wirkmechanismus eines Legionellen-Toxins aufgeklärt und einen ersten Inhibitor entwickelt.

Die steigende Verbreitung von Resistenzen macht es zunehmend schwerer, gewöhnliche Erkrankungen wie Lungenentzündung oder Salmonellose wirksam zu behandeln. Ursachen für Resistenzen sind der sorglose Umgang mit Antibiotika und die seit mehr als 30 Jahren bestehende Innovationslücke bei der Entwicklung neuartiger Wirkstoffe.


Im Detail aufgeklärt: Der enzymatisch aktive Teil des SdeA-Toxins in drei Dimensionen (grün).

Quelle: Nature/Kalayil et al, Mai 2018

Das hat auch wirtschaftliche Konsequenzen: Die Weltbank hat kürzlich berechnet, dass durch Antibiotika-Resistenzen die Bruttoinlandsprodukte weltweit bis zum Jahr 2050 zwischen 1,1 und 3,8 Prozent abnehmen könnten.

Ein vielversprechender Ansatz, mikrobielle Infektionen unter Kontrolle zu bringen, besteht darin, die Schäden in den Zellen und Geweben lokal zu begrenzen. Dazu müssen die von den Bakterien ausgeschütteten Toxine gezielt ausgehebelt werden.

Das Forscherteam von Prof. Ivan Dikic, Direktor des Instituts für Biochemie II an der Goethe-Universität Frankfurt, arbeitet seit zehn Jahren in diesem Feld. „Wir glauben, dass wir die konventionelle Antibiotika-Therapie ergänzen können, indem wir bakterielle Effektorproteine gezielt mit rational entwickelten Wirkstoffen ausschalten. So können wir den Patienten helfen, die Infektion zu bewältigen. Das Konzept ist noch relativ neu, erregt aber unter Wissenschaftlern immer mehr Aufmerksamkeit“, erklärt Dikic.

Wie die neue Strategie umgesetzt werden könnte, versucht das Team von Ivan Dikic am Beispiel von Legionellen herauszufinden. Diese Bakterien verursachen Lungenentzündungen und sind insbesondere für immungeschwächte Patienten gefährlich. Erst kürzlich war das Dikic-Team an der Entdeckung eines neuen enzymatischen Mechanismus beteiligt, durch den Legionellen die Kontrolle über ihre Wirtszellen übernehmen.

„Wir haben gezeigt, dass die Legionellen mithilfe eines Enzyms, SdeA, einen der wichtigsten zellulären Mechanismen zum Schutz vor Stress aushebeln, nämlich das Ubiquitin-System. SdeA ist demnach ein toxischer Effektor, der die Verbreitung von Bakterien in der Zelle fördert“, erläutert Dr. Sagar Bhogaraju, der am universitären Buchmann Institut für Molekulare Lebenswissenschaften im Labor von Dikic arbeitet.

Jetzt ist der Gruppe von Ivan Dikic ein weiterer Durchbruch gelungen: Sie konnte die atomare Struktur von SdeA aufklären und herausfinden, wie das bakterielle Enzym seine zellulären „Opfer“ vermutlich auswählt. SdeA erzielt seine Wirkung, indem es Ubiquitin an die Proteine der Wirtszelle anheftet.

Das Enzym ist einzigartig in seinem Mechanismus, mit dem es eine zweistufige Reaktion katalysiert“, kommentiert Dr. Sissy Kalayil, eine der führenden Frankfurter Wissenschaftlerinnen in dem Projekt. “Unsere Ergebnisse sind extrem spannend, weil sie den Prozess im atomaren Detail aufklären und damit das rationale Design von Hemmstoffen ermöglichen.“

Einen ersten Inhibitor, der das Legionellen-Enzym zumindest im Reagenzglas blockieren kann, haben die Forscher bereits entwickelt. „Durch Aufklärung der grundlegenden Struktur konnten wir nun den Beweis erbringen, dass diese bakteriellen Enzyme gezielt angreifbar sind. Dennoch liegt noch ein langer Weg vor uns, bevor wir den neuartigen Mechanismus möglicherweise therapeutisch nutzen können“, sagt Dikic. „Aber wir bleiben dran, denn sehr wahrscheinlich sind Legionellen nicht die einzigen Bakterien, die diesen Mechanismus nutzen.“

Die Forschungsgruppe von Ivan Dikic ist am Institut für Biochemie II im Fachbereich Medizin und am Buchmann Institut für Molekulare Lebenswissenschaften der Goethe-Universität angesiedelt. Die Gruppe untersucht die Rolle von Ubiquitin bei Erkrankungen wie Krebs, ALS und bei Infektionen.

Publikation
Kalayil S*, Bhogaraju S*, Bonn F, Shin D, Liu Y, Gan N, Basquin J, Grumati P, Luo Z-Q, Dikic I. Insights into catalysis and function of phosphoribosyl-linked serine ubiquitination. Nature, Advanced Online Publication, DOI 10.1038/s41586-018-0145-8.
* Co-Erstautoren

Parallel werden in derselben Ausgabe von Nature zwei Artikel von Yue Feng (China) und Yuxin Mao (USA) veröffentlicht, die weitere Details zum molekularen Mechanismus dieses ungewöhnlichen Enzyms beitragen (DOI 10.1038/s41586-018-0146-7 und 10.1038/s41586-018-0147-6

Bilder zum Download finden Sie unter: www.uni-frankfurt.de/72116155 

Bildtext zur Grafik: Im Detail aufgeklärt: Der enzymatisch aktive Teil des SdeA-Toxins in drei Dimensionen (grün). Auf der linken Seite sind die entscheidende katalytische Oberfläche orange, der Bindungsbereich für zelluläre Zielproteine in lila dargestellt. Rechts werden die an der Reaktion beteiligten Aminosäuren innerhalb des Enzyms hervorgehoben. Das molekulare Bild ermöglicht nun den Entwurf passgenauer Hemmstoffe. Quelle: Nature/Kalayil et al, Mai 2018

Informationen: Dr. Kerstin Koch, Institut für Biochemie II, Universitätsklinikum, Tel.: (069) 6301 84250, k.koch@em.uni-frankfurt.de

Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 1914 mit privaten Mitteln überwiegend jüdischer Stifter gegründet, hat sie seitdem Pionierleistungen erbracht auf den Feldern der Sozial-, Gesellschafts- und Wirtschaftswissenschaften, Medizin, Quantenphysik, Hirnforschung und Arbeitsrecht. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein hohes Maß an Selbstverantwortung. Heute ist sie eine der zehn drittmittelstärksten und drei größten Universitäten Deutschlands mit drei Exzellenzclustern in Medizin, Lebenswissenschaften sowie Geistes- und Sozialwissenschaften. Zusammen mit der Technischen Universität Darmstadt und der Universität Mainz ist sie Partner der länderübergreifenden strategischen Universitätsallianz Rhein-Main.
Aktuelle Nachrichten aus Wissenschaft, Lehre und Gesellschaft in GOETHE-UNI online (www.aktuelles.uni-frankfurt.de)

Herausgeberin: Die Präsidentin
Redaktion: Dr. Anne Hardy, Referentin für Wissenschaftskommunikation, Abteilung PR & Kommunikation, Theodor-W.-Adorno-Platz 1, 60323 Frankfurt am Main, Tel: (069) 798-12498, Fax: (069) 798-763 12531, hardy@pvw.uni-frankfurt.de
Internet: www.uni-frankfurt.de

Dr. Anne Hardy | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Intelligente Fluoreszenzfarbstoffe
16.08.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Neuer Behandlungsansatz für Juckreizgeplagte
15.08.2018 | Universität Zürich

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: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Im Focus: Neue interaktive Software: Maschinelles Lernen macht Autodesigns aerodynamischer

Neue Software verwendet erstmals maschinelles Lernen um Strömungsfelder um interaktiv designbare 3D-Objekte zu berechnen. Methode wird auf der renommierten SIGGRAPH-Konferenz vorgestellt

Wollen Ingenieure oder Designer die aerodynamischen Eigenschaften eines neu gestalteten Autos, eines Flugzeugs oder anderer Objekte testen, lassen sie den...

Im Focus: New interactive machine learning tool makes car designs more aerodynamic

Scientists develop first tool to use machine learning methods to compute flow around interactively designable 3D objects. Tool will be presented at this year’s prestigious SIGGRAPH conference.

When engineers or designers want to test the aerodynamic properties of the newly designed shape of a car, airplane, or other object, they would normally model...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

Das Architekturmodell in Zeiten der Digitalen Transformation

14.08.2018 | Veranstaltungen

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

Interaktive Software erleichtert Design komplexer Gussformen

16.08.2018 | Informationstechnologie

Fraunhofer HHI entwickelt Quantenkommunikation für jedermann im EU-Projekt UNIQORN

16.08.2018 | Informationstechnologie

Spezialfarbstoff erlaubt völlig neue Einblicke ins Gehirn

16.08.2018 | Medizin Gesundheit

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