Neue Erkenntnisse könnten zur Entwicklung Hunderter neuer Antibiotika führen

Wissenschaftler, deren Arbeiten durch die EU finanziert wird, haben ein neues Molekül in Streptomyces-Bakterien entdeckt, das genutzt werden könnte, um die Bakterie zur Produktion Hunderter neuartiger Antibiotika anzuregen. Die Arbeit, die online von den Proceedings of the N...

Wissenschaftler, deren Arbeiten durch die EU finanziert wird, haben ein neues Molekül in Streptomyces-Bakterien entdeckt, das genutzt werden könnte, um die Bakterie zur Produktion Hunderter neuartiger Antibiotika anzuregen.

Die Arbeit, die online von den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht wurde, wurde teilweise durch das EU-finanzierte Projekt ACTINOGEN ("Integrating genomics-based applications to exploit actinomycetes as a resource for new antibiotics") gefördert.

Wenn Bakterienkolonien wie Streptomyces unter Stress stehen und damit eine leichtere Angriffsfläche für andere Bakterien bilden, wird zur Verteidigung ein Signal durch die gesamte Kolonie gesendet, das die Bakterien zur Produktion von Antibiotika anregt.

Arzneimittelhersteller nutzen diese Eigenschaft der Streptomyces-Bakterien bereits seit längerer Zeit, wobei bestimmte Stämme zur industriellen Herstellung von Antibiotika verwendet werden. Meistens sind die Verbindungen, die zur Auslösung des bakteriellen Verteidigungsmechanismus verwendet werden, relativ instabil.

In der jüngsten Forschungsarbeit ist es Wissenschaftlern der Universität Warwick und des John Innes Centre im Vereinigten Königreich gelungen, eine stabilere Gruppe von Verbindungen zu bestimmen, die sogenannten 2-Alkyl-4-Hydroxymethylfuran-3-Carbonsäuren (AHFCA), die das Potenzial haben, verschiedene Pfade der Antibiotikaproduktion in der Bakterie anregen zu könnten. Dies würde dann zur Entwicklung vieler neuartiger Antibiotika führen.

Normalerweise sind die Mengen der von der Bakterie produzierten Verbindungen, die den Verteidigungsmechanismus auslösen, gering, was Chemikern die Analyse erschwert. In dieser Studie haben die Wissenschaftler ein 700 MHz KMR-Gerät (Kernspinresonanz) verwendet, um die AHFCA in nur wenigen Mikrogramm Material festzustellen.

Die Chemiker kombinierten ihr neues Wissen mit Informationen über die genetischen Sequenzen mancher Streptomyces-Bakterien, um zu zeigen, dass die AHFCA-Verbindungen unter Umständen zur Stimulierung der Produktion sowohl bekannter als auch neuer Antibiotika verwendet werden können. Bestätigt wurde ihre Hypothese, als sie AHFCA Kolonien des W81-Stamms von Streptomyces coelicolor hinzufügten: Die Bakterie produzierte Methylenomycine.

Obwohl Methylenomycine als Antibiotika bekannt sind, glauben die Forscher, dass die AHFCA auch die Produktion neuartiger Antibiotika steuern könnten.

"Erste Ergebnisse weisen auch darauf hin, dass mit diesem Ansatz neue Pfade zur Antibiotikaproduktion bei rund der Hälfte aller Streptomyces-Bakterien aktiviert werden könnten", sagte Leitautor Dr. Christophe Corre von der Universität Warwick. "Da Tausende Mitglieder der Streptomyces-Familie bekannt sind, könnte dies bedeuten, dass AHFCA Hunderte neuer Antibiotika freisetzen könnte, um unser versiegendes Arsenal wirksamer Antibiotika aufzufüllen."

Die Forscher sind jetzt auf der Suche nach neuen Finanzmitteln, um die Eigenschaften von AHFCA tiefer gehend zu untersuchen.

Das Projekt ACTINOGEN wurde mit rund 9,4 Millionen Euro an EU-Mitteln über den Themenbereich "Biowissenschaften, Genomik und Biotechnologie im Dienste der Gesundheit" des Sechsten Rahmenprogramms (RP6) finanziert.

Länder

Vereinigtes Königreich