Neu entdeckte Waffe im Arsenal der Bakterien könnte zu neuen Antibiotika führen
Eine Waffe, mit der Bakterien ihre Konkurrenten besiegen, könnte kopiert werden, um neue Formen von Antibiotika zu entwickeln, so die Forschung des Imperial College London.
Dies sind Bakterien, die durch den Angriff mit der giftigen Pfeilspitze zerstört werden.
T.E. Wood et al. (2019)
Durch die Entdeckung des Mechanismus dieser neuen Waffe sagt das Team, dass neue Antibiotika entwickelt werden könnten, um die Lücke zu schließen, die durch steigende Antibiotikaresistenzen entsteht.
Hauptautor Professor Alain Filloux, vom MRC-Zentrum für Molekulare Bakteriologie und Infektion im Department of Life Sciences in Imperial, sagte: "Bakterien haben sich Milliarden von Jahren lang nebeneinander entwickelt und viele Strategien entwickelt, um sich gegenseitig zu bekämpfen und zu töten, um sich in der Umwelt zu behaupten.
"Diese neue "giftige Pfeilspitze" ist eines der dafür entwickelten Werkzeuge, und die Suche nach allen anderen möglichen Strategien zur Bekämpfung von Bakterien würde Forschern und der Pharmaindustrie helfen, die derzeit schwindende Pipeline an Antibiotika wieder aufzufüllen."
Die neue Studie betrachtete das Typ-VI-Sekretionssystem (T6SS) - eine "molekulare Armbrust", mit der einige Bakterien toxische Verpackungen bei konkurrierenden Bakterien starten. Bakterien kämpfen um die Vorherrschaft, um Nahrungsquellen und den Raum zu kontrollieren, damit sie in ihrer Umgebung gedeihen können.
Das Team entdeckte eine neuartige "giftige Pfeilspitze" des Bakteriums Pseudomonas aeruginosa, genannt VgrG2b, mit dem Gift an der Spitze. Durch die Analyse der atomaren Struktur des Toxins zeigte das Team, dass es sich um ein Enzym handelt, das als Metallopeptidase bekannt ist, das Proteine zerlegt.
Einmal in ein rivalisierendes Bakterium eingebrannt, zielt VgrG2b auf die Zellhülle, zwischen der inneren und äußeren Bakterienmembran und um die Zellwand herum. Dr. Abderrahman Hachani, jetzt an der University of Melbourne, sagte: "Dieser wichtige Bereich verleiht der Zelle strukturelle Integrität, reguliert ihr Wachstum und wirkt als Schutzbarriere gegen die äußere Umgebung."
VgrG2b verhindert, dass sich die Zelle teilt, wodurch sie sich stattdessen wölbt und schließlich explodiert, wenn die Integrität der Zelle versagt.
Diese Form des Angriffs ähnelt der Wirkung einer Gruppe von Antibiotika, den sogenannten Beta-Lactamen. Zu diesen Antibiotika gehört Penicillin, und wie bei vielen Antibiotika-Klassen werden viele schädliche Bakterien immer resistenter gegen sie.
Dr. Thomas Wood, jetzt an der Harvard Medical School, sagte: "Die Wirkung von VgrG2b auf die Zielzellen imitiert die Wirkung von Beta-Lactam-Antibiotika. Doch es ist klar, dass seine Wirkungsweise eine andere ist. Durch weiteres Verständnis und Charakterisierung der molekularen Ziele von VgrG2b und der Funktionsweise des Toxins würde diese Forschung das Design neuer Antibiotika unterstützen."
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