Neue Enthüllungen rund um Clostridium difficile in Sicht
Wissenschaftler haben mit Unterstützung durch die EU erstmals hoch auflösende Bilder eines der Proteine erzeugen können, welches eine Art Schutzschild um das allgemein bekannte "Super-Bakterium" Clostridium difficile bildet. Die neuen Erkenntnisse zur Struktur des Schutzschildes könnten zur Entwicklung neuer Medikamente und eventuell sogar eines Impfserums gegen diese Bakterien führen. Die in der Fachzeitschrift Molecular Microbiology veröffentlichte Studie wird zum Teil über das NAS-SAP-Projekt ("Nano Arrayed Systems based on Self Assembling Proteins") finanziert, das wiederum über den Themenbereich "Nanotechnologien und Nanowissenschaften, wissensbasierte multifunktionale Werkstoffe und neue Produktionsverfahren und -anlagen" des Sechsten Rahmenprogramms (RP6) gefördert wurde. Über das RP6 wurde auch der Zugang zu Forschungsinfrastrukturen ermöglicht, die für die Studie benötigt wurden. Die Zellen von Clostridium difficile (C. difficile) sind von einer sogenannten "S-Layer" Oberflächenschicht (aus dem englischen "surface layer") umgeben, welche sich aus zwei Proteinarten zusammensetzt. Diese Proteine verbinden sich und bilden um das Bakterium eine Art Mantel. Man geht davon aus, dass der S-Layer eine wichtige Rolle bei der Besiedelung des menschlichen Darms durch C. difficile spielt, wo das Bakterium schließlich Giftstoffe freisetzt. Entscheidend ist dabei, dass der S-Layer eine grundlegende Rolle für das Überleben von C. difficile spielt, denn ohne diese Oberflächenschicht würden die Zellen rasch absterben. Die Forscher hoffen nun, durch die neuen Erkenntnisse zum Aufbau des S-Layer Strukturen aufdecken zu können, die für die Entwicklung neuer Medikamente von Nutzen sind. Die aus Deutschland, Großbritannien und Russland stammenden Forscher gewannen mittels Kristallstrukturanalyse hoch auflösende Bilder von LMW SLP (Low-Molecular-Weight S-Layer Protein - S-Layer-Protein mit geringem Molekulargewicht), welches gemeinsam mit HMW SLP (High-Molecular-Weight S-Layer Protein - S-Layer-Protein mit hohem Molekulargewicht) den S-Layer des Bakteriums bildet. Darüber hinaus erzeugten die Forscher Bilder in geringerer Auflösung, die zeigen, wie sich zwei Proteine verbinden und so eine zweidimensionale Matrix bilden. "Erstmals konnten nun eingehende Informationen zur Molekularstruktur des 'Schutzmantels' von C. difficile gewonnen werden, denn die Analyse zweier Proteinkomponenten ist eine überaus schwierige Aufgabe", kommentierte Professor Neil Fairweather vom Imperial College London, Vereinigtes Königreich. "Wir sind davon überzeugt, dass wir durch eine Fortsetzung dieser Arbeit und ein näheres Verständnis über die Zusammensetzung dieser Schutzschicht sowie zu dessen genauer Funktion neue Erkenntnisse für effektive Medikamente gegen diesen gefährlichen Krankheitserreger gewinnen können", sagte Professor Fairweather, einer der Autoren der Studie. Das menschliche Immunsystem sieht den S-Layer als Bedrohung und löst bei dessen Erkennung eine Reaktion aus. Sobald umfassende Kenntnisse zu Struktur und Funktion der Proteine vorliegen, aus denen sich der S-Layer zusammensetzt, kann schließlich eventuell ein Impfstoff gegen C. difficile entwickelt werden. Die Wissenschaftler planen nun, hoch auflösende Bilder zu erzeugen, die einen genauen Einblick in die Struktur des gesamten S-Layer geben, und die Bereiche weiter zu untersuchen, an denen sich zwei Proteine miteinander verbinden. C. difficile kommt auf natürliche Weise im Darm eines geringen Prozentsatzes der Erwachsenen und bei etwa zwei Dritteln der Kinder vor. Wenn diese Menschen gesund sind, ergeben sich daraus keinerlei Probleme. Wenn jedoch Antibiotika verabreicht werden, um beispielsweise anderweitige Beschwerden zu behandeln, werden häufig auch die "guten" Darmbakterien abgetötet, wodurch sich C. difficile vermehren und schließlich Krankheiten auslösen kann. Da dieser Umstand in der Regel mit der Verabreichung von Antibiotika in Verbindung steht, treten die meisten derartigen Fälle im klinischen Umfeld auf. Deshalb gilt C. difficile derzeit als Hauptursache von nosokomialen Durchfallerkrankungen in Europa und Nordamerika. Beunruhigend ist dabei, dass die Fälle von mit C. difficile in Verbindung stehenden Krankheiten stetig zunehmen und das Bakterium bereits zahlreichen Antibiotika gegenüber resistent geworden ist.
Länder
Deutschland, Vereinigtes Königreich