Ein Forschungsteam des Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie (Leibniz-HKI) und der Universit?t Jena beschreibt in der Fachzeitschrift ?Angewandte Chemie 欧洲杯投注地址_明升体育-竞彩足球比分推荐 Edition? ein neues Enzym, das das hochgiftige Molekül Malleicyprol unsch?dlich macht. Malleicyprol gilt als ein wichtiger Virulenzfaktor von Burkholderia-Bakterien, die unter anderem die gef?hrliche Tropenkrankheit Melioidose ausl?sen. Die Entdeckung er?ffnet neue Wege für Strategien gegen antibiotikaresistente Erreger.

Burkholderia pseudomallei gilt als einer der gef?hrlichsten bakteriellen Krankheitserreger der Tropen. Die von diesen Bakterien verursachte Erkrankung Melioidose verl?uft h?ufig schwer und ist selbst bei Behandlung mitunter t?dlich. ?Pro Jahr werden weltweit fast 170.000 neue Infektionen gemeldet, etwa die H?lfte der Betroffenen verstirbt daran?, berichtet Jonas Fiedler. Der Doktorand ist Erstautor der Publikation und arbeitet im Team von Christian Hertweck, Professor für Naturstoffchemie an der Friedrich-Schiller-Universit?t Jena und Leiter der Studie am Leibniz-HKI.

Gef?hrlich wird der Erreger durch das Toxin Malleicyprol, es greift die Zellen an und verursacht so die Krankheit. ?Verantwortlich dafür ist eine kleine, hochreaktive chemische Struktur im Molekül, der sogenannte Cyclopropanol-Ring?, erkl?rt Fiedler.

Ein bisher übersehenes Gen kodiert für ein Enzym, das den reaktiven Molekülteil zerst?rt

Obwohl Malleicyprol ein wichtiger Faktor für die Virulenz von Burkholderia-Spezies ist und dessen Biosynthese weitgehend verstanden war, blieb die Funktion eines Enzyms unklar: ?Uns fiel ein kleines Gen auf, das ein unbekanntes Protein kodiert. Wir konnten diesem Genprodukt aber keine Funktion in der Toxinbildung zuordnen. Diese Lücke wollten wir schlie?en und schalteten das Gen gezielt aus, um dessen Rolle zu verstehen?, erinnert sich Fiedler.

Die Bakterien produzierten zwar weiterhin das giftige Malleicyprol, eine inaktive Variante des Moleküls fehlte jedoch pl?tzlich. ?Das Gen muss also ein Enzym kodieren, das das Toxin in diese ungef?hrliche Form umwandelt?, so Fiedler.

Die Forschenden interessierte nun, wie genau das Enzym – es tr?gt den Namen BurK – die Molekülstruktur ver?ndert. Dabei entdeckten sie einen bemerkenswerten Mechanismus: BurK benutzt eisenhaltige Verbindungen, um sehr reaktive Teilchen (Radikale) zu erzeugen. Diese spalten den für die Toxizit?t entscheidenden Cyclopropanol-Ring und machen Malleicyprol damit unsch?dlich. ?Das war eine echte ?berraschung?, so Fiedler. ?Es war vorher kein Enzym in der Natur bekannt, das einen Cyclopropanol-Ring gezielt spaltet.? Er erkl?rt weiter: ?Natürlich entsch?rft das Bakterium das Toxin nicht, um Menschen zu schützen. Vielmehr reguliert es die Menge des Toxins mithilfe des Enzyms BurK.?

Schutz im Modellorganismus

Um zu prüfen, ob BurK auch in einem lebenden System wirkt, setzte das Forschungsteam das verantwortliche Gen in E. coli-Bakterien ein und brachte diese anschlie?end mit Nematoden – winzigen Fadenwürmern – zusammen, die zus?tzlich das giftige Malleicyprol verabreicht bekamen. ?Die Würmer, die das Toxin zusammen mit Bakterien mit BurK aufnahmen, konnten besser überleben?, berichtet Fiedler. Kontrollwürmer, die das Toxin und Bakterien ohne das Enzym erhielten, starben, weil das Toxin wirksam blieb. Damit zeigte sich, dass BurK Malleicyprol auch im lebenden Organismus neutralisieren kann.

Die Forschenden entdeckten sehr ?hnliche Gene auch in anderen Bakterienarten, was darauf hindeutet, dass die gebildeten Enzyme eine wichtige Rolle im Zusammenspiel mit anderen Organismen spielen k?nnten. Einige Mikroorganismen k?nnten sich so m?glicherweise gegen Toxine anderer Bakterien schützen oder sogar symbiotische Partner – wie Nematoden – vor dem sch?dlichen Malleicyprol bewahren.

Genmodifizierte Bakterien gegen Krankheitserreger?

Auch wenn die genaue Funktion dieser Enzyme in der Natur noch unklar ist, sind für den Menschen praktische Anwendungen denkbar: ?Das Bakterium, das wir generiert haben, k?nnte man therapeutisch nutzen, um Malleicyprol zu neutralisieren. Die ?bertragbarkeit auf menschliche Infektionen muss aber noch gründlich untersucht werden?, sagt Fiedler. Realistischer sei zun?chst ein Einsatz in der Umwelt, etwa in Regionen, in denen Burkholderia-Bakterien natürlicherweise im Boden vorkommen: ?Man k?nnte betroffene B?den dekontaminieren, um toxische Effekte zu reduzieren?, so Fiedler. ?Auch das müsste man zun?chst gründlich testen.?

In jedem Fall zeigt das Forschungsteam, dass die Natur ein erstaunliches Repertoire an Werkzeugen besitzt, wovon viele dem Menschen noch verborgen sind. Das Enzym BurK ist ein bemerkenswertes Beispiel dafür. Studienleiter Christian Hertweck resümiert: ?Unsere Arbeit zeigt, dass man die Gef?hrlichkeit eines Krankheitserregers gezielt neutralisieren kann, ohne ihn direkt abt?ten zu müssen. Das er?ffnet uns neue Perspektiven für den zukünftigen Umgang mit antibiotikaresistenten Bakterien und k?nnte langfristig Teil neuartiger Therapien werden.?

Die Studie wurde im Rahmen des Exzellenzclusters ?Balance of the Microverse?Externer Link und des Sonderforschungsbereichs ChemBioSysExterner Link durchgeführt und durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gef?rdert.