Jenaer Forschende haben ein Enzym als neuen Ansatzpunkt gegen die gef?hrliche bakterielle Infektion Melioidose identifiziert. Das pathogene Bakterium "Burkholderia pseudomallei" nutzt es zum Bau einer molekularen Struktur, die eine entscheidende Rolle bei der Infektion spielt. Die Ergebnisse wurden in "Nature Chemistry" ver?ffentlicht.

Melioidose ist eine lebensbedrohliche Erkrankung, ausgel?st durch das Bakterium Burkholderia pseudomallei. ?Ohne Behandlung verl?uft die Krankheit meist t?dlich“, erkl?rt Christian Hertweck, Leiter der Abteilung Biomolekulare Chemie am Leibniz-HKI und Professor für Naturstoffchemie an der Friedrich-Schiller-Universit?t Jena. ?Und selbst eine Antibiotikabehandlung zieht sich h?ufig über viele Monate und ist nicht immer erfolgreich, weil g?ngige Medikamente gegen diese Erreger nicht gut wirken.“

Seine Forschungsgruppe m?chte deswegen die Infektionsmechanismen des Bakteriums besser verstehen und ist dabei auf einen m?glichen neuen Ansatzpunkt zur Bek?mpfung der Erkrankung gesto?en. ?Wir haben ein Enzym gefunden, das eine für die Infektion zentrale molekulare Struktur synthetisiert“, erkl?rt Felix Trottmann, Erstautor der aktuellen Studie.

Das Enzym (BurG) bildet aus einem Vorl?ufer-Molekül einen Cyclopropanol-Ring, eine hoch reaktive chemische Verbindung. In vorherigen Studien konnte Trottmann zeigen, dass diese Struktur von mehreren pathogenen Bakterien aus der Gattung Burkholderia gebildet wird und offenbar eine wichtige Rolle bei der Infektion spielt. Wird der Biosyntheseweg für dieses Molekül durch Mutationen ausgeschaltet, sind die Bakterien weit weniger gef?hrlich.

3D-Struktur des Enzyms aufgekl?rt

Das Forschungsteam hat au?erdem in Kooperation mit Michael Groll von der TU München die 3D-Struktur des Enzyms aufgekl?rt. ?In einem n?chsten Schritt k?nnen wir jetzt versuchen, Wirkstoffe zu designen, die das Enzym inhibieren und die Bakterien so weniger virulent machen“, erl?utert Trottmann. Das Enzym kommt, soweit bekannt, nur in Bakterien vor und nicht im Menschen. ?Die Hoffnung ist deshalb, die Bakterien spezifisch hemmen zu k?nnen“, so Hertweck. Das Immunsystem k?nnte dann leichter mit ihnen fertig werden.

Um die Biosynthese der für die Infektion zentralen molekularen Struktur zu verstehen, hatten sich die Forschenden den Gencluster angeschaut, der die dafür notwendigen DNA-Informationen enth?lt. Die Laborexperimente führten sie mit Burkholderia thailandensis durch, die Burkholderia pseudomallei zwar sehr ?hnlich, aber wesentlich harmloser sind.

Melioidose tritt bisher haupts?chlich in Südostasien und Australien auf. Experten warnen aber, dass sich die Krankheit weiter ausbreiten k?nnte. So konnten etwa die US Centers for Disease Control and Prevention (CDC) die Ursache für vier Melioidose-F?lle im vergangenen Jahr, von denen zwei t?dlich ausgingen, auf ein Aromaspray zurückführen. Eine nah verwandte Art, B. mallei, die ebenfalls den Cyclopropanol-Ring bildet, wurde zudem als biologische Waffe im Ersten und Zweiten Weltkrieg eingesetzt. Und auch B. pseudomallei wurde in einigen L?ndern als solche erforscht.

Die Studie wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen der Sonderforschungsbereiche 1127 (ChemBioSys) und 1309 unterstützt. Zudem wurden die Forschenden über den Europ?ischen Fonds für regionale Entwicklung, die Daimler und Benz Stiftung sowie den Fonds der Chemischen Industrie gef?rdert. Christian Hertweck setzte für die Arbeit Mittel aus dem Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis ein, mit dem er 2015 ausgezeichnet wurde.