Die Weltgesundheitsorganisation hat antimikrobielle Resistenzen als globale Bedrohung eingestuft, da die meisten klinischen Antibiotika gegen bestimmte pathogene Bakterien nicht mehr wirksam sind. Das Center for Antibiotic Discovery and Resistance an der University of Oklahoma (OU) unter der Leitung von Helen Zgurskaya, Ph.D., und Valentin Rybenkov, Ph.D., arbeitet an der Suche nach alternativen therapeutischen Lösungen.
Antibiotika wirken, indem sie bestimmte Teile einer Bakterienzelle angreifen, beispielsweise die Zellwand oder ihre DNA. Bakterien können auf verschiedene Weise gegen Antibiotika resistent werden, unter anderem durch die Entwicklung von Effluxpumpen – Proteinen, die sich auf der Oberfläche der Bakterienzelle befinden. Wenn ein Antibiotikum in die Zelle gelangt, pumpt es die Effluxpumpe aus der Zelle, bevor es sein Ziel erreichen kann, sodass das Antibiotikum die Bakterien niemals abtöten kann.
Allerdings haben OU-Forscher zu einer kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Entdeckung beigetragen Naturkommunikation. Die Wissenschaftler fanden eine neue Klasse von Molekülen, die die Effluxpumpe hemmen und das Antibiotikum wieder wirksam machen.
Die Inhibitoren haben einen neuartigen Wirkmechanismus, der bis vor Kurzem unklar blieb. Zgurskayas Team hat in Zusammenarbeit mit Teams am Georgia Institute of Technology und am King’s College London im Vereinigten Königreich herausgefunden, dass diese Inhibitoren als „molekularer Keil“ wirken, der auf den Bereich zwischen der inneren und äußeren Zellmembran abzielt und die antibakteriellen Aktivitäten erhöht Antibiotika. Das Verständnis dieses Mechanismus kann die Entdeckung neuer Therapeutika für klinische Anwendungen erleichtern.
„Wir leben bereits in einer Post-Antibiotika-Ära, und die Dinge werden noch viel schlimmer werden, wenn in Kliniken keine neuen Lösungen für Antibiotikaresistenzen gefunden werden. Die Entdeckungen, die wir gemacht haben, werden die Entwicklung neuer Behandlungen erleichtern, um eine drohende Krise abzumildern“, so Zgurskaya genannt.
Helen Zgurskaya ist George Lynn Cross Research Professorin und Valentin Rybenkov ist Professorin für Biochemie, beide am Department of Chemistry and Biochemistry des Dodge Family College of Arts and Sciences der University of Oklahoma.
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Benjamin Russell Lewis et al., Konformationelle Restriktion prägt die Hemmung eines Multidrug-Efflux-Adapterproteins, Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-39615-x