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Überraschung bei Antibiotika-Produktion in Höhlenbakterien

Überraschung bei Antibiotika-Produktion in Höhlenbakterien

Detaillierte Untersuchungen der Wirkungsweise von CerJ brachten einen völlig neuartigen Reaktionsmechanismus zu Tage. Infektionen mit Antibiotika-resistenten Keimen, wie zum Beispiel MRSA (Methicillin-resistente Staphylococcus aureus), stellen eine große Bedrohung in Krankenhäusern dar. Wissenschaftler sind daher beständig auf der Suche nach neuen wirksamen Antibiotika.

Das Antibiotikum Cervimycin gehört zu den wenigen Substanzen, die MRSA bekämpfen können. Cervimycin wurde von Wissenschaftlern des Hans-Knöll-Instituts entdeckt. Es wird von Bakterien gebildet, die sich auf steinzeitlichen Höhlenmalereien der italienischen Grotta dei Cervi angesiedelt hatten. Ein Team um Christian Hertweck fand nun heraus, dass Bakterien, denen das CerJ-Enzym fehlt, eine noch aktivere Variante dieses Antibiotikums, das sogenannte Cervimycin K, produzieren. Die Wissenschaftler haben damit die Möglichkeit, mit biotechnologischen Methoden die bislang aktivste Form des Antibiotikums nachhaltig zu produzieren. Auf chemischem Weg war die Herstellung dieses Wirkstoffs nicht praktikabel.

Hertweck untersuchte das CerJ-Enzym mit biochemischen Methoden und stieß dabei auf einen vollkommen unerwarteten Wirkmechanismus. In Zusammenarbeit mit Strukturbiologen der Universität Tübingen konnten die Forscher zeigen, dass CerJ eine sehr große Ähnlichkeit mit Enzymen aus der Familie der Polyketidsynthasen aufweist, aber eine völlig andere chemische Reaktion als diese katalysiert.

Polyketidsynthasen sind Enzyme, die in der Regel Molekülbausteine zu langen Kohlenstoffketten zusammenfügen. Anders als erwartet katalysiert CerJ jedoch keine derartigen Reaktionen sondern fügt bestimmte Säuregruppen an die Cervimycin-Vorstufe an. Wird dieser Schritt nun durch Inaktivierung von CerJ unterbunden, entsteht das deutlich aktivere Cervimycin K. „Wir haben es hier mit einem neuen Reaktionsmechanismus für ein Enzym dieser Familie zu tun. Dessen Entschlüsselung ist nicht nur biochemisch sehr interessant, sie eröffnet uns darüber hinaus elegante Möglichkeiten zur biotechnologischen Herstellung neuer Antibiotika“, so Hertweck. Und neue Antibiotika sind angesichts immer weiter verbreiteter Resistenzen bei gefährlichen Krankheitserregern heute dringender erforderlich denn je.

MEDICA.de; Quelle: Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie - Hans-Knöll-Institut (HKI)