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Bakterielles "Genome Mining" enthüllt neues Antibiotikum

Forscher aus den Niederlanden und dem Vereinigten Königreich haben unter Verwendung eines neuen Instruments zum "Ausgraben" der Bakteriengenome ein neuartiges Antibiotikum entdeckt. Diese in der Zeitschrift Microbiology veröffentlichte Entdeckung könnte dem Kampf gegen mehrfac...

Forscher aus den Niederlanden und dem Vereinigten Königreich haben unter Verwendung eines neuen Instruments zum "Ausgraben" der Bakteriengenome ein neuartiges Antibiotikum entdeckt. Diese in der Zeitschrift Microbiology veröffentlichte Entdeckung könnte dem Kampf gegen mehrfachmedikamentenresistente Krankheiten zu neuem Auftrieb verhelfen. Die Studie verwendet erstmals eine neue, "Genome Mining" genannte Technik am weitverbreiteten Bakterium Streptomyces. Die Forschungsergebnisse sind ein Produkt des ACTINOGEN-Projekts ("Integrating genomics-based applications to exploit actinomycetes as a resource for new antibiotics"), das mit Mitteln in Höhe von rund 9,4 Mio. EUR durch das Sechste Rahmenprogramm (RP6) unter dem Themengebiet "Biowissenschaften, Genomik und Biotechnologie im Dienste der Gesundheit" finanziert wurde, mit dem Ziel, durch die Ausarbeitung neuer Ansätze zur Nutzung bisher unentdeckter Quellen für neuartige Antibiotika die Entwicklung neuer Medikamente voranzutreiben. Streptomyces ist eine Gattung der Actinobacteria, findet sich in Erde und Kompost und bildet die Grundlage der meisten gegenwärtig auf dem Markt erhältlichen Antibiotika natürlichen Ursprungs. Im Jahre 2002 wurde das komplette Genom von Streptomyces coelicolor sequenziert, wobei 12 "verwaiste" Gencluster mit bisher unbekannter Funktion entdeckt wurden, die bisher nicht für die Herstellung von Antibiotika verwendet worden waren. Seitdem werden diese Gene intensiv erforscht. In besagter neuer Studie suchten die Forscher der Universität Groningen in den Niederlanden sowie vom John Innes Centre im Vereinigten Königreich mithilfe des "Genome Mining" nach den Produkten der verwaisten Gencluster, auch cpk genannt. Das Team entfernte einen Teil des Clusters mit der Bezeichnung scbR2, um den kompletten cpk-Cluster zu inaktivieren. So war es ihnen möglich festzustellen, wie scbR2 den Stoffwechsel von S. coelicolor beeinflusst. Durch Manipulierung des regulierenden Gens haben die Forscher letztendlich den "stillen" Gencluster aktiviert. Das Experiment führte zu der Entdeckung eines neuartigen Metaboliten (das gelb-pigmentierte yCPK), sowie einer neuen antibiotischen Substanz namens abCPK, die wirksam gegen mehrere Bakterienstränge ist, darunter auch Eschericia coli. "Diese Strategie ist eine sehr effektive und innovative Art der Suche nach neuen Produktionspotenzialen für Antibiotika in Bakterien", erklärt Dr. Eriko Takano von der Universität Groningen. "Da ursprünglich harmlose und leicht zu heilende Bakterieninfektionen nun plötzlich tödlich und immun gegen alle verfügbaren Medikamente werden, ist es lebensnotwendig, dass neue Antibiotika schnellstmöglich entdeckt werden." Diese neuen Erkenntnisse sind womöglich bahnbrechend für die Entdeckung neuer Antibiotika oder anderer nützlicher Substanzen, die gegenwärtig noch in den Genomen sekundärer Metabolit-produzierender Organismen wie filamentöser Pilze "versteckt" sind. "In der letzten Zeit wurden mehrere Tausend weitere nicht charakterisierte Gengruppen in mikrobiologischen Genomsequenzen gefunden", erklärt Dr. Takano. "Dies öffnet eine wahre Schatzkiste mit neuen potenziellen Medikamenten für den klinischen Gebrauch." ACTINOGEN, ein gesamteuropäisches Konsortium, hat wissenschaftliche Kompetenzen mehrerer Fachgebiete miteinander verbunden, um unser Verständnis der antibiotischen Biosynthese zu verbessern und dadurch auch multimedikamentenresistente Pathogene zu bekämpfen.

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Niederlande

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