Wie Darobactin arbeitet

16.04.2021 Landwirtschaft

So knackt das neue Antibiotikum Multiresistente Keime

Die letzte Gruppe an wirksamen Antibiotika wurde in den 1960er Jahren entwickelt. Seit dem haben sich eher die Bakterien an die Antibiotika gewöhnt und zeigen Resistenzen mit dem Effekt, dass das eine oder andere Antibiotika nicht mehr wirkt. Seit einigen Jahren machen multiresistente Keime den Ärzten große Sorgen, weil durch den intensiven Gebrauch an Antibiotika, sowohl in der Human- als auch in der Veterinärmedizin, Bakterienstämme von Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa und Klebsiella pneumonia gegen alle Antibiotika resistent geworden sind und keine Behandlung mehr möglich erscheint. Im Kampf gegen diese Superbakterien haben fast alle Länder und die EU Strategien aufgelegt, aus dieser Falle wieder herauszukommen.

2019 hat die Wissenschaft einen neuen Schritt gemacht und aus Insekten parasitierenden Fadenwürmern einen Naturstoff aus der Gruppe der Peptide isoliert, dem sie den Namen Darobactin gaben [1]. Genau genommen stammt Darobactin aus bakteriellen Symbionten (Photorhabtus), die im Darm der Fadenwürmer mit diesen friedlich zusammenleben. Darobactin besteht aus sieben Aminosäuren und zwei kondensierten makrocyclischen Ringsysteme, die das Molekül insgesamt ziemlich groß machen.

Normalerweise töten Antibiotika Bakterien von innen heraus. Die gefährlichsten multiresistenten Keime hingegen haben eine Doppelmembran, die nur schwer zu durchdringen ist. Falls es gelingt, können sie den Eindringling wieder herauspumpen. Diese Hürden umgeht Darobactin schon deshalb, weil es viel größer als die Zielbakterien ist und von außen wirkt.

Doch wie genau, blieb bislang ein Rätsel. Sebastian Hiller und Timm Maiser vom Biozentrum der Universität Basel haben jetzt im Rahmen des vom Schweizerischen Nationalfonds geförderten Projektes „Antimikrobielle Resistenz“ den Wirkmechanismus entschlüsselt [2]. Die Struktur von Darobactin entspricht den Proteinen, mit denen Bakterien die Bausteine für ihre äußere Membran bauen. Mit diesem Protein, quasi der Schlüssel, werden die Bausteine an bestimmten Orten eingebaut. Darobactin ist also eine Schlüsselkopie und blockiert das Schlüsselloch von außen. So, als wenn jemand eine Tür abschließt und dann den Schlüssel abbricht. Dadurch ist der Transportweg für die Hüllenbausteine versperrt und die Bakterien sterben.

Dieser Mechanismus ist in der Natur nicht neu und wird von einigen Medikamenten auch nachgeahmt. Aber das Schlüsselloch für Darobactin ist so klein, dass es die Wissenschaftler lange vor ein Rätsel stellte. Den resistenten Erregern gelingt es nicht, dass Schlüsselloch wieder frei zu machen.

Lesestoff:

[1] - Yu Imai, Kirsten J. Meyer et al.: A new antibiotic selectively kills Gram-negative pathogens. In: Nature, (2019), https://www.nature.com/articles/s41586-019-1791-1

[2] H. Kaur et al.: The antibiotic darobactin mimics a ß-strand to inhibit outer membrane insertase. Nature (2021). Doi 10.1038/s41586-021-03455-w
https://dx.doi.org/10.1038/s41586-021-03455-w

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