Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Daptomycin multiresistente Bakterien tötet

25.10.2016

Das Antibiotikum Daptomycin ist oft die letzte Waffe gegen multiresistente Bakterien. Unklar war bislang, wie genau das Medikament wirkt. Eine neue Studie unter Federführung der Universitäten Bonn und Amsterdam bringt nun Licht ins Dunkel. Demnach hemmt Daptomycin durch einen bislang unbekannten Mechanismus die Zellwand-Synthese der Erreger. Die Arbeit ist nun in der Fachzeitschrift PNAS erschienen.

Daptomycin ist ein so genanntes Reserve- oder Notfall-Antibiotikum: Es gilt oft als letzte Rettung gegen multiresistente Bakterien wie zum Beispiel MRSA-Keime. Seit mehr als zehn Jahren ist die Substanz in Deutschland inzwischen zugelassen. Zu der Art und Weise, wie sie Bakterien tötet, gab es aber bislang verschiedene Hypothesen. „Es ist absolut ungewöhnlich“, betont Prof. Dr. Tanja Schneider vom Institut für Pharmazeutische Mikrobiologie der Universität Bonn: „Bei allen anderen zugelassenen Antibiotika kennen wir den Wirkmechanismus; bei Daptomycin tappen wir dagegen selbst nach Jahrzehnten intensiver Forschung noch weitgehend im Dunkeln.“


Daptomycin-Moleküle (blau) schieben sich mit dem Schwanz voran zwischen die Membran-Lipide (grau bzw. rot). In der Folge löst sich ein wichtiges Enzym (grün) von der Innenseite der Membran.

© Grafik: AG Tanja Schneider/Uni Bonn

In dieses Dunkel bringen die Wissenschaftler mit ihrer Studie nun etwas Licht. Demnach hemmt Daptomycin mit einem trickreichen Mechanismus die Zellwand-Synthese der gefährlichen Erreger. An der Arbeit waren neben den Universitäten Bonn und Amsterdam auch die Ruhr-Universität Bochum, die Universität Newcastle und das Deutsche Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) beteiligt.

Bakterien sind von einer Membran umgeben, die der Haut einer Seifenblase ähnelt. In ihr sind zahlreiche Proteine eingebettet, die wichtige Aufgaben in der Zelle übernehmen. An die Membran schließt sich nach außen die feste Zellwand an.

Die Membran selbst ist dagegen relativ flexibel. Sie besteht aus Lipiden, einer Substanzgruppe, zu der auch Fette zählen. In Membranen gibt es verschiedene Lipid-Typen. Einige von ihnen haben eine chemische Struktur, die sie sehr beweglich macht – wie leichtflüssiges Öl. Andere sind dagegen zäh wie erkaltetes Fett. In der Bakterienmembran wechseln sich flüssigere mit festeren Bereichen ab. Die Anordnung dieser Bereiche ändert sich ständig – die Membran ist also ein sehr dynamisches System.

Magnet in der Zellmembran

Daptomycin bringt diesen Aufbau nun gründlich durcheinander. Das Antibiotikum ähnelt einer Kaulquappe mit einem dicken Kopf und einem kurzen Schwanz. Dieser Schwanz taucht in die Außenseite der Bakterienmembran ein. Dazu muss sich der Kopf Platz verschaffen und die Lipide etwas zur Seite schieben. „Das funktioniert augenscheinlich nur an bestimmten Stellen, an denen die Membran ausreichend fluide ist“, erklärt Prof. Schneider.

Daptomycin-Moleküle haben zudem unter bestimmten Bedingungen die Tendenz, sich aneinanderzulagern. Diese Aggregate benötigen besonders große flüssige Membranbereiche. Zu diesem Zweck ziehen sie – ähnlich wie ein Magnet – weitere leicht bewegliche Lipide an sich heran. Dadurch kommt es zu gravierenden Störungen der Membranstruktur. Proteine, die normalerweise an der Innenseite des Lipid-Häutchens befestigt sind, können sich lösen und ihre Funktion verlieren. „Darunter sind auch Enzyme, die den Aufbau der Bakterien-Zellwand katalysieren“, erklären Schneiders Mitarbeiter Dr. Anna Müller und Dr. Fabian Grein. „Ohne diese Schutzhülle gehen die Erreger zugrunde.“

Neben dem nun gefundenen Mechanismus vermuten die Wissenschaftler noch weitere, die zur antibakteriellen Wirkung von Daptomycin beitragen. Diese aufzuklären, ist Thema aktueller Forschungsarbeiten. Den genauen Wirkungsmechanismus eines Antibiotikums im Detail zu verstehen, sei enorm wichtig. „So können wir beispielsweise besser abschätzen, mit welchen anderen Antibiotika sich der Wirkstoff sinnvoll kombinieren lässt oder wie groß das Risiko einer Resistenzbildung ist“, betont Tanja Schneider.

Momentan wird Daptomycin nur in Fällen eingesetzt, in denen andere Antibiotika versagen – die Mediziner wollen nicht riskieren, dass MRSA-Keime durch unbedachte Nutzung gegen den Wirkstoff unempfindlich werden. Diese Gefahr besteht durchaus: Schon jetzt gibt es Bakterienstämme, die selbst gegen diese schlagkräftige Waffe resistent sind.

Publikation: Anna Müller, Michaela Wenzel, Henrik Strahl, Fabian Grein, Terrens N. V. Saaki, Bastian Kohl, Tjalling Siersma, Julia E. Bandow, Hans-Georg Sahl, Tanja Schneider, Leendert W. Hamoen: Daptomycin inhibits cell envelope synthesis by interfering with fluid membrane microdomains; PNAS; DOI: 10.1073/pnas.1611173113

Kontakt für die Medien:

Prof. Dr. Tanja Schneider
Institut für Pharmazeutische Mikrobiologie der Universität Bonn
Deutsches Zentrum für Infektionsforschung (DZIF)
Tel. 0228/735688 oder 735266
E-Mail: tschneider@uni-bonn.de

Johannes Seiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Enzyme als Doppelagenten: Neuer Mechanismus bei der Proteinmodifikation entdeckt
08.07.2020 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster

nachricht Ins richtige Licht gerückt - Reproduzierbare und nachhaltigere Kupplungsreaktionen
08.07.2020 | Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung

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: Neue Methode führt zehnmal schneller zum Corona-Testergebnis

Forschende der Universität Bielefeld stellen beschleunigtes Verfahren vor

Einen Test auf SARS-CoV-2 durchzuführen und auszuwerten dauert aktuell mehr als zwei Stunden – und so kann ein Labor pro Tag nur eine sehr begrenzte Zahl von...

Im Focus: Robuste Materialien in Schwingung versetzt

Kieler Physikteam beobachtet in Echtzeit extrem schnelle elektronische Änderungen in besonderer Materialklasse

In der Physik werden sie zurzeit intensiv erforscht, in der Elektronik könnten sie ganz neue Funktionen ermöglichen: Sogenannte topologische Materialien...

Im Focus: Excitation of robust materials

Kiel physics team observed extremely fast electronic changes in real time in a special material class

In physics, they are currently the subject of intensive research; in electronics, they could enable completely new functions. So-called topological materials...

Im Focus: Neues Verständnis der Defektbildung an Silizium-Elektroden

Theoretisch lässt sich das Speichervermögen von handelsüblichen Lithiumionen-Batterien noch vervielfachen – mit einer Elektrode, die auf Silizium anstatt auf Graphit basiert. Doch in der Praxis machen solche Akkus mit Silizium-Anoden nach wenigen Lade-Entlade-Zyklen schlapp. Ein internationales Team um Forscher des Jülicher Instituts für Energie- und Klimaforschung hat jetzt in einzigartiger Detailgenauigkeit beobachtet, wie sich die Defekte in der Anode ausbilden. Dabei entdeckten sie bislang unbekannte strukturelle Inhomogenitäten in der Grenzschicht zwischen Anode und Elektrolyt. Die Erkenntnisse sind in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ erschienen.

Silizium-basierte Anoden können in Lithium-Ionen-Akkus prinzipiell neunmal so viel Ladung speichern wie der üblicherweise verwendete Graphit, bei gleichem...

Im Focus: Ein neuer Weg zur superschnellen Bewegung von Flussschläuchen in Supraleitern entdeckt

Ein internationales Team von Wissenschaftern aus Österreich, Deutschland und der Ukraine hat ein neues supraleitendes System gefunden, in dem sich magnetische Flussquanten mit Geschwindigkeiten von 10-15 km/s bewegen können. Dies erschließt Untersuchungen der reichen Physik nichtlinearer kollektiver Systeme und macht einen Nb-C-Supraleiter zu einem idealen Materialkandidaten für Einzelphotonen-Detektoren. Die Ergebnisse sind in Nature Communications veröffentlicht.

Supraleitung ist ein physikalisches Phänomen, das bei niedrigen Temperaturen in vielen Materialien auftritt und das sich durch einen verschwindenden...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Intensiv- und Notfallmedizin: „Virtueller DIVI-Kongress ist ein Novum für 6.000 Teilnehmer“

08.07.2020 | Veranstaltungen

Größte nationale Tagung für Nuklearmedizin

07.07.2020 | Veranstaltungen

Corona-Apps gegen COVID-19: Nationalakademie Leopoldina veranstaltet internationales virtuelles Podiumsgespräch

07.07.2020 | Veranstaltungen

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

Löchrige Graphenbänder mit Stickstoff für Elektronik und Quantencomputing

08.07.2020 | Materialwissenschaften

Graphen: Auf den Belag kommt es an

08.07.2020 | Materialwissenschaften

Enzyme als Doppelagenten: Neuer Mechanismus bei der Proteinmodifikation entdeckt

08.07.2020 | Biowissenschaften Chemie

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