Antimikrobielle Peptidstruktur und Funktionssimulation
Antimikrobielle Peptide sind Oligopeptide, die sowohl in Prokaryoten als auch in Eukaryoten als Teil der angeborenen Immunantwort zu finden sind. Bei Tieren sind sie vor allem in den Geweben und Organen, die Lufterregern ausgesetzt sind, zu finden. Über 5.000 verschiedene antimikrobielle Peptide sind entdeckt oder synthetisiert worden. Obwohl antimikrobielle Peptide ein großes Potenzial als Antibiotika besitzen, ist über ihren Wirkungsmechanismus nicht viel bekannt. Das EU-finanzierte Projekt AMDERM (The action mechanism of human antimicrobial peptide dermcidin) befasste sich mit dem antimikrobiellen Peptid Dermcidin (DCD), das von den menschlichen Schweißdrüsen ausgeschieden wird. DCD besteht aus 48 Aminosäuren und weist ein breites Spektrum an antimikrobiellen Aktivitäten im menschlichen Schweiß auf. Die Forscher untersuchten den selektiven Mechanismus von antibakterieller DCD-Aktivität. Sie entdeckten, dass DCD Ionenkanäle auf Bakterienmembranen bildete, wodurch es das Ruhepotential der Zellen zerstört und Zelltod verursacht. Mit Multiskalen-Computersimulationen und elektrophysiologischen Experimenten bewerteten sie die Auswirkung der Membranzusammensetzung auf die DCD-Aktivität. Durch die Veränderung der Lipiddoppelschichtdicken und des Anteils an Cholesterin stellten sie fest, dass die Orientierung von DCD maßgeblich von der Zusammensetzung und Dicke der Membran abhängt. Die Orientierung wirkte sich ebenfalls auf Kanal-Ionen-Leitfähigkeit und somit auf die DCD-Funktion aus: je dünner die Membran, desto größer der Neigungswinkel von DCD in der Membran, und desto größer die Leitfähigkeit und damit auch die Aktivität. Obwohl die experimentelle Validierung noch aussteht, lieferten diese In-silico-Ergebnisse beispiellose Erkenntnisse über den Mechanismus von DCD. Während sie möglicherweise für die Entwicklung und Optimierung von DCD-basierten neuen Antibiotika verwendet werden könnten, werden weitere Forschung notwendig sein, um die Rolle von DCD gegen bestimmte Gruppen von pathogenen Bakterien zu enthüllen.
Schlüsselbegriffe
Antimikrobielles Peptid, Dermcidin, Schweißdrüsen, Ionenkanal, Membran, Computersimulation, Ionenleitfähigkeit
