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17.12.09 Beobachtung der Adhäsion von Bakterien an künstliche, glykosilierte Oberflächen

Klebrige Bakterien

Wie haften Bakterien an Wirtszellen?

Kieler Wissenschaftler haben in Kooperation mit Kollegen des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf und der Technischen Universität Dänemark in Lyngby ein neues Verfahren entwickelt, um die Anhaftungsmechanismen von Bakterien an Wirtszellen zu untersuchen. Dadurch lassen sich wichtige Rückschlüsse auf die Verbreitung von bakteriellen Infektionen und die Wirksamkeit von Medikamenten ziehen.

Abb. 1: Mikroskopaufnahme der verwendeten E. coli Bakterie. Die dünnen schwarzen Fäden sind 1-2 µm lange Fimbrien, über die ein direkter Kontakt zwischen Zelle und Bakterium entsteht.
Quelle: Thisbe K. Lindhorst, Uni Kiel

"Jede einzelne Zelle ist von Zucker umgeben", erklärt Hartmann. "Doch welche Mechanismen dazu führen, dass die Fimbrien an der komplexen Oberfläche der Wirtszellen hängen bleiben, ist bisher nicht bekannt". In der neuen Methode geht es darum, die Zuckeroberfläche von Zellen auf Testplatten künstlich herzustellen. "Die synthetische Oberfläche erlaubt uns, einzelne Parameter zu kontrollieren und so die Bedingungen für ein Verkleben von Zelle und Bakterium zu simulieren", so Hartmann weiter. Nachdem die Zuckeroberfläche hergestellt ist, werden speziell präparierte Bakterien aufgebracht, die entweder fluoreszieren oder durch eine grünliche Färbung sichtbar werden. So lässt sich feststellen, unter welchen Bedingungen die Bakterien am besten haften und wie Moleküle geschaffen sein sollten, um antibakteriell zu wirken.

Abb. 2: Auf der künstlichen Zuckeroberfläche (unten) werden zwei Bakterienarten aufgebracht. Links ein Bakterium, dessen Fimbrien mit Biotin markiert sind. Dieses Biotin geht eine Verbindung mit einem speziellen Protein ein, das durch Grünfärbung sichtbar gemacht werden kann. Rechts ein Bakterium, dessen Struktur so verändert wurde, dass es fluoresziert.
Quelle: Mirja Hartmann, Uni Kiel

"In Zeiten von Antibiotikaresistenzen ist dies ein viel versprechender Ansatz", so Lindhorst. Immer mehr krankheitserregende Organismen bilden Schutzmechanismen gegen die traditionelle Behandlung mit Antibiotika aus. "Mit der Erforschung der bakteriellen Adhäsion kann man in Zukunft die molekularen Interaktionen auf der zuckerummantelten Zelloberfläche besser verstehen", erklärt Lindhorst weiter. Dadurch kann die pharmazeutische Chemie weiterentwickelt werden, um neue Wege für Umgehung von Antibiotikaresistenzen zu finden. Damit neue synthetische Wirkstoffe aber nicht auch die Ansiedlung lebensnotwendiger Bakterien und andere physiologische Prozesse verhindern, ist die Weiterführung der begonnenen Grundlagenforschung unerlässlich.

Quelle:

A kit for the investigation of live Escherichia coli cell adhesion to glycosylated surfaces
M. Hartmann, et. al., Chem. Commun. 2009, DOI: 10.1039/b922525k

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Beobachtung der Adhäsion von Bakterien an künstliche, glykosilierte Oberflächen
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2009/dez/bakterien.shtm)

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