Die Entdeckung von Pflanzengiften könnte den Kampf gegen Antibiotikaresistenzen voranbringen

EIN

Das starke Pflanzengift mit einer einzigartigen Methode zur Abtötung schädlicher Bakterien hat sich seit Jahrzehnten zu einem der stärksten Antibiotikakandidaten entwickelt.

Wissenschaftler sagen, dass Albicidin Superbugs wie E.coli und Salmonellen töten kann, die zunehmend resistent gegen die moderne Medizin werden.

Es wird von einem Zuckerrohr-Pathogen namens Xanthomonas albilineans produziert, der verheerende Blattfäule in den Pflanzen verursacht.

Es wird angenommen, dass Albicidin von dem Krankheitserreger verwendet wird, um das Zuckerrohr anzugreifen, wodurch es sich ausbreiten kann.

Aus der Art der Wechselwirkung geht hervor, dass Albicidin auf einen sehr wesentlichen Teil des Enzyms abzielt und es für Bakterien schwierig ist, eine Resistenz dagegen zu entwickeln

Wissenschaftler wissen seit einiger Zeit, dass Albicidin sehr effektiv bei der Abtötung von Superbugs wie E.coli ist, die dafür bekannt sind, zunehmend resistent gegen Antibiotika zu werden.

Das bedeutet, dass Forscher um die Entwicklung wirksamer neuer Medikamente rasen.

Während Experimente gezeigt haben, dass Albicidin vielversprechend ist, wurde seine pharmazeutische Entwicklung bisher behindert, weil die Wissenschaftler nicht genau wussten, wie es mit seinem Ziel, einer bakteriellen Enzym-DNA namens Gyrase, interagiert.

Dieses Enzym bindet an die DNA und wickelt sie durch eine Reihe eleganter Bewegungen in einem Prozess namens Supercoiling auf, der für die ordnungsgemäße Funktion der Zellen unerlässlich ist.

Jetzt haben Forscher in Großbritannien, Deutschland und Polen Fortschritte in einer Technik namens Transmissionselektronenmikroskopie genutzt, die es ermöglicht, Proben bei Temperaturen von bis zu minus 273 °C zu untersuchen.

Sie fanden heraus, dass Albicidin eine L-Form bildet, die es ihm ermöglicht, auf einzigartige Weise sowohl mit der Gyrase als auch mit der DNA zu interagieren.

In diesem Zustand kann sich Gyrase nicht mehr bewegen, um die DNA-Enden zusammenzubringen, und das Albicidin wirkt wie ein Schraubenschlüssel, der zwischen zwei Zahnräder geworfen wird.

Die Forscher sagen, die Art und Weise, wie Albicidin mit Gyrase interagiert, unterscheidet sich so stark von bestehenden Antibiotika, dass das Molekül und seine Derivate wahrscheinlich bei vielen der derzeitigen antibiotikaresistenten Bakterien wirken.

Wir glauben, dass dies einer der aufregendsten neuen Antibiotikakandidaten seit vielen Jahren ist

Studienautor Dr. Dmitry Ghilarov vom John Innes Center in Norwich sagte: „Aus der Art der Wechselwirkung geht hervor, dass Albicidin auf einen sehr wesentlichen Teil des Enzyms abzielt und es für Bakterien schwierig ist, eine Resistenz dagegen zu entwickeln.

„Jetzt, da wir ein strukturelles Verständnis haben, können wir versuchen, diese Bindungstasche weiter auszunutzen und mehr Modifikationen an Albicidin vorzunehmen, um seine Wirksamkeit und pharmakologischen Eigenschaften zu verbessern.“

Das Team hat seine Beobachtungen bereits genutzt, um verbesserte Versionen des Antibiotikums herzustellen.

Tests haben ergeben, dass diese neuen Versionen gegen gefährliche Infektionen wie E.coli und Salmonellen wirksam sind.

Dr. Ghilarov sagte: „Wir glauben, dass dies einer der aufregendsten neuen Antibiotikakandidaten seit vielen Jahren ist.

„Es hat eine extrem hohe Wirksamkeit in kleinen Konzentrationen und ist hochwirksam gegen pathogene Bakterien – sogar solche, die gegen häufig verwendete Antibiotika wie Fluorchinolone resistent sind.

„Dieses Molekül gibt es schon seit Jahrzehnten. Jetzt haben Fortschritte in der Kryo-Elektronenmikroskopie es möglich gemacht, Strukturen selbst der kompliziertesten Protein-DNA-Komplexe zu bestimmen.

„Die erste Person zu sein, die sieht, wie das Molekül an sein Ziel gebunden ist und wie es funktioniert, ist ein großes Privileg und die beste Belohnung, die man als Wissenschaftler haben kann.“

– Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift Nature Catalysis veröffentlicht.