Neue Erkenntnisse darüber, wie Epilancin 15X Bakterien abtötet

Antibiotikaresistenzen haben sich zu einer globalen Bedrohung entwickelt, die dringend Aufmerksamkeit erfordert. In einer neuen Studie veröffentlicht In Grenzen in der MikrobiologieForscher haben untersucht, wie das Antibiotikum Epilancin 15X Bakterien abtötet.

In den letzten Jahrzehnten konnten Bakterien zunehmend mutieren und so der Wirkung von Antibiotika widerstehen. In Verbindung mit der Tatsache, dass die Entwicklung von Antibiotika schwierig ist, kann sich diese Situation bald als katastrophal erweisen.

„Selbst nach der Pandemie haben die Industrie und die Regierung nicht erkannt, wie wichtig es ist, sich auf Infektionskrankheiten und die Entwicklung von Antibiotika zu konzentrieren“, sagte Wilfred van der Donk (MMG), ein Richard E. Heckert-Stiftungslehrstuhl für Chemie. „Es ist eine traurige Realität, dass die nächste Pandemie vor der Tür stehen könnte und durch Bakterien verursacht werden könnte.“

Im letzten Jahrzehnt haben sich Forscher auf der ganzen Welt und am Carl R. Woese Institute for Genomic Biology auf eine Klasse von Naturstoffen konzentriert, die ribosomal synthetisierte und posttranslational modifizierte Peptide genannt werden. Unter diesen Verbindungen haben sich Lantibiotika als vielversprechende Medikamente herausgestellt.

In den 1990er Jahren entdeckten Forscher das Lantibiotikum Epilancin bei einem Patienten, der mit Staphylococcus epidermidis infiziert war. Obwohl diese Bakterien häufig auf unserer Haut vorkommen, können sie bei immungeschwächten Patienten Infektionen verursachen.

„Epilancin ist faszinierend, weil es hochwirksam gegen andere Staphylokokken ist, einschließlich Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus oder MRSA“, sagte van der Donk. „Wir wollten verstehen, warum.“

Das Labor vermutete, dass die positiven Ladungen auf Epilancin ein Ziel auf den negativ geladenen Bakterienmembranen erkennen könnten. Sie gingen davon aus, dass sich Epilancin ähnlich verhält wie ein anderes Antibiotikum namens Nisin.

„Nisin wird in der Lebensmittelindustrie kommerziell zur Abtötung von Krankheitserregern eingesetzt. Wenn man die Struktur von Epilancin und Nisin vergleicht, wird man feststellen, dass sie sich weitgehend ähneln“, sagte van der Donk. „Der einzige Unterschied besteht darin, dass Nisin zwei Ringe hat, die an Lipid II binden, und diese Ringe unterscheiden sich von denen von Epilancin.“

Die Forscher testeten zunächst, ob Epilancin Lipid II beeinträchtigen könnte. Dazu verwendeten sie das Bakterium Bacillus subtilis, das auf Moleküle reagieren kann, die Lipid II stören. Die betreffenden Moleküle werden auf einer Scheibe platziert, und wenn sie stören können, werden die Bakterienkolonien blau. Das Team stellte fest, dass die Bakterien, wenn sie Epilancin ausgesetzt wurden, nicht blau wurden.

Die Forscher bestätigten ihre Ergebnisse anhand künstlicher Vesikel, d. h. dünner Säckchen, die fluoreszierende Moleküle enthielten und außen mit Lipid II bedeckt waren. „Unsere Hypothese war, dass sich die Fluoreszenz ändern würde, wenn Epilancin auf Lipid II abzielt und eine Pore bildet“, sagte van der Donk. „Es hat nicht.“

Der letzte Sargnagel für ihre Hypothese war, als sie Epilancin mit anderen Antibiotika verglichen, um herauszufinden, welche zellulären Prozesse es beeinträchtigen könnte. Zu ihrer Überraschung beeinflusste Epilancin die Synthese von DNA, RNA, Proteinen und Fettsäuren, hatte jedoch im Gegensatz zu Nisin keinen Einfluss auf die Zellwände.

Die Gruppe ist nun daran interessiert herauszufinden, womit Epilancin interagiert. „Wir werden uns bakterielle Mutanten ansehen, die den Wirkungen von Epilancin widerstehen können, und versuchen herauszufinden, was die Ziele sind“, sagte van der Donk.