30.05.10 Plectasin hemmt bakteriellen Zellwandaufbau und könnte als Leitstruktur für neue Antibiotika dienen

Neue Waffe gegen hochresistente Keime

Ein Wirkstoff aus Pilzen und niederen Tieren eignet sich eventuell als schlagkräftige Waffe gegen gefährliche Bakterien

Plectasin - ein kleines Eiweißmolekül, das von der Firma Novozymes im Pilz Pseudoplectania nigrella entdeckt wurde - kann selbst hochresistente Keime zerstören. Forscher der Universität Bonn haben zusammen mit dänischen und holländischen Kollegen nun aufgeklärt, wie die Substanz wirkt. Die Forscher sehen in Plectasin eine viel versprechende Leitsubstanz für neue Antibiotika.

Abb. 1: Auf NMR-Messungen basierende 3D-Struktur von Plectasin, das an Lipid II gebunden ist. Die Vergrösserung zeigt die Bindungsverhältnisse in einer Proteintasche, die über zahlreiche Wasserstoffbrücken einer Pyrophosphat-Gruppe mit dem Wirkstoff bindet.
Quelle: Alexandre M. J. J. Bonvin, Universität Utrecht, NL

Immer mehr Bakterien sprechen auf gängige Antibiotika nicht mehr an. Das betrifft vor allem die methicillin-resistenten Staphylokokken: Gegen diese so genannten MRSA-Stämme (Methicillin-resistant Staphylococcus aureus) sind die Waffen der Pharmaforschung inzwischen weitgehend stumpf. Nach Schätzungen erkrankt bereits jeder zweite intensivmedizinisch behandelte Patient in den USA an einer MRSA-Infektion.

Plectasin könnte die Kräfteverhältnisse wieder zu Gunsten der Mediziner zurechtrücken. Doch wie genau macht das kleine Eiweißmolekül das? Die Bonner Forscher um Dr. Tanja Schneider und Professor Dr. Hans-Georg Sahl haben diese Frage zusammen mit dänischen und holländischen Kollegen beantwortet. Demnach stört Plectasin die Bildung der Bakterienzellwand, so dass sich die Erreger nicht mehr teilen können.

Diebstahl auf der Zellwand-Baustelle

Plectasin verhält sich dabei wie ein Dieb, der einem Maurer die Steine stiehlt. „Es heftet sich an den Zellwand-Bestandteil Lipid II und verhindert so, dass dieser eingebaut wird“, erklärt Professor Sahl. „Ohne Zellwand sind Bakterien aber nicht lebensfähig.“ Das wohl bekannteste Antibiotikum Penicillin behindert übrigens ebenfalls die Zellwand-Synthese.

Plectasin ähnelt in seiner Wirkungsweise jedoch eher dem ebenfalls weit verbreiteten Vancomycin. Vancomycin galt seit den 80er Jahren im Kampf gegen MRSA-Stämme als Mittel der Wahl. Inzwischen gibt es jedoch mehr und mehr Bakterien, die auch gegen Vancomycin resistent sind. „Gegen Plectasin sind diese Stämme jedoch noch empfindlich“, betont Dr. Tanja Schneider. Dennoch sei auch mit der neuen Substanz das Resistenz-Problem nicht auf Dauer gelöst. „Es ist immer nur eine Frage der Zeit, bis die Erreger mutieren und ihnen auch die neuen Medikamente nichts mehr anhaben können“, sagt sie. „Das ist ein ewiges Wettrüsten.“

Plectasin wurde im Rahmen einer Studie der dänische Firma Novozymes entdeckt. Es gehört zu den so genannten Defensinen. Diese Abwehrmoleküle sind bei Pilzen, Tieren und wohl auch bei Pflanzen weit verbreitet. Der Mensch bildet beispielsweise Defensine auf seiner Haut und erstickt so viele Infektionen bereits im Keim. Defensine töten jedoch nicht nur Krankheitserreger, sondern alarmieren auch das Immunsystem. Daher setzt die Pharmabranche in sie besonders große Hoffnungen: 2008 unterzeichnete Novozymes ein Absichtserklärung mit Sanofi-Aventis für die Weiterentwicklung von Plectasin-basierten Wirkstoffe, um Infektionen zu behandeln, die von multiresistenten, gram-positiven, Bakterien verursacht werden (z.B. Streptokokken and Staphylokokken).

Quelle:

Plectasin, a Fungal Defensin, Targets the Bacterial Cell Wall, Precursor Lipid II
T. Schneider, et. al., Science 2010, DOI: 10.1126/science.1185723

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Plectasin hemmt bakteriellen Zellwandaufbau und könnte als Leitstruktur für neue Antibiotika dienen
(URL: https://www.organische-chemie.ch/chemie/2010/mai/plectasin.shtm)

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