Bakterien: Blick hinter die Zellwand-Kulisse

20. Januar 2015
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Mithilfe der sogenannten Festkörper-NMR konnte die Synthese und Zusammensetzung der bakteriellen Zellwand bis ins Detail aufgeschlüsselt werden. Die Erkenntnisse eröffnen neue Perspektiven für die Entwicklung zusätzlicher Wirkstoffklassen in der Antibiotika-Therapie.

Die Zusammensetzung der bakteriellen Zellwand hängt von der jeweiligen Bakterienart ab. Peptidoglycan jedoch ist eine Kernkomponente der Zellwand und kommt bei allen Bakterien vor. Viele Antibiotika blockieren die Bildung von Peptidoglycan, um die Entwicklung des Bakteriums zu verhindern und es dadurch zu neutralisieren.

Antibiotika-Resistenzen auf dem Vormarsch

Seit einigen Jahren entwickeln vielen Bakterienarten Antibiotikaresistenzen, die die Effizienz der Antibiotika-Therapie verringern. Um diesen Resistenzen entgegenzuwirken, haben die Forscher nun den Synthesemechanismus einer bakteriellen Zellwand untersucht. Mithilfe von klassischen Methoden der Strukturbiologie (Röntgenstrahlenbeugung, Mikroskopie etc.) ist eine Analyse der kompletten und komplexen bakteriellen Zellwand jedoch nicht möglich.

Festkörper-NMR: Detailblick in den Zellwand-Aufbau

Deshalb haben die Wissenschaftler des Instituts für Strukturbiologie (IBS, Grenoble) auf eine neue Technik zurückgegriffen: die Festkörper-NMR. Mithilfe dieser Technik konnten die Forscher zum ersten Mal den Mechanismus der Synthese einer bakteriellen Zellwand präzise beschreiben: Sie haben die Interaktionen zwischen dem Peptidoglycan und dem Enzym L,D-Transpeptidase, das für die Integration von Peptidoglykan in ein festes Netz verantwortlich ist, aufgezeigt.

Erkenntnisse für die Antibiotika-Entwicklung

Die Ergebnisse könnten zur Entwicklung neuer Antibiotika führen, die die Synthese der Enzyme blockieren, die für den Aufbau der bakteriellen Zellwand verantwortlich sind, und gegen diese die Bakterien nicht resistent sind.

Originalpublikation:

Atomic model of a cell-wall cross-linking enzyme in complex with an intact bacterial peptidoglycan
Paul Schanda et al.; JACS, doi: 10.1021/ja5105987; 2014

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Forschung, Pharmazie

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