Mikroskopische Aufnahme von Vitamin-B-Kristallen unter polarisiertem Licht. (weisschr/iStock/Getty Images Plus) Das lästige Talent von Bakterien, Resistenzen gegen Antibiotika zu entwickeln, ist ein schnell wachsende Gesundheitsbedrohung .
Diese Fähigkeit hat antike Ursprünge und lässt Krankheiten wie MRSA und Gonorrhoe zu Jährlich sterben etwa 700.000 Menschen auf der ganzen Welt. Und diese Superbakterien finden jetzt ihren Weg in andere Tiere, wie Delfine , zu.
Nun glauben Wissenschaftler, dass sie möglicherweise einen alternativen Weg zur Behandlung von Infektionskrankheiten gefunden haben – seltene Moleküle, die als „Antivitamine“ bekannt sind.
Herkömmliche Antibiotika zielen auf die Fähigkeit von Bakterien ab, ihre eigenen genetischen Anweisungen zu lesen oder ihre schützenden Zellwände aufzubauen, aber dank der Fähigkeit der Mikroben, hinterhältiges Talent, Gene zu stehlen Da wir uns voneinander und von ihrer Umgebung unterscheiden, brauchen wir immer mehr Optionen, um ihren hochgradig anpassungsfähigen Taktiken einen Schritt voraus zu sein.
Deshalb beschlossen der Mikrobiologe Fabian von Pappenheim und seine Kollegen, zur weltweiten Suche nach Antibiotika-Alternativen beizutragen, indem sie sich mit dem Bedarf der Bakterien auseinandersetzen Vitamine , inspiriert durch die Verwendung dieser Taktik durch Bakterien, um konkurrierende Bakterien abzutöten.
Vitamine sind für alle Lebewesen lebenswichtig für den Aufbau von Zellbestandteilen, Gewebeteilen und den Ablauf von Zellprozessen.
Antivitamine sind ihnen ziemlich ähnlich Vitamin Äquivalente, die sie biologischen Systemen vorgaukeln, dass es sich um dieselben Moleküle handelt, die sich jedoch leicht unterscheiden, und zwar auf eine Art und Weise, die sie zu katastrophal fehlerhaften Ersatzstoffen macht, wodurch die Funktion von Vitaminen gehemmt wird und sie für die Bakterien, die sie aufgenommen haben, giftig werden.
„Nur ein zusätzliches Atom im Antivitamin wirkt wie ein Sandkorn in einem komplexen Getriebesystem, indem es dessen fein abgestimmte Mechanik blockiert.“ erklärt Molekularer Enzymologe Kai Tittmann von der Universität Göttingen in Deutschland.
Bisher wurden nur drei natürlich vorkommende Antivitamine beschrieben. Es handelt sich um Roseoflavin (RoF), das gegen Vitamin B2 wirkt ( Riboflavin ), Ginkgotoxin (GT), das Antivitamin von B6 ( Pyridoxin ) und 2′-Methoxythiamin (MTh), das mit B1 verwechselt werden kann ( Thiamin ).
Die Forscher nutzten die Proteinkristallographie E coli und menschliche Enzyme, um zu sehen, wie das B1-Antivitamin MTh als Toxin wirkt.
Sie fanden heraus, dass der Methylteil des Moleküls (CH3) durch eine Methoxygruppe (O-CH3) ersetzt ist, die größer ist und das stört Stoffwechselreaktionen B1 nimmt normalerweise teil.
Es spaltet das Protein Glutamat vom Rest seines Moleküls ab, was dazu führt, dass Glutamate aneinander haften und nicht an Reaktionen teilnehmen können.
Mithilfe von Computersimulationen entdeckte das Team außerdem, dass äquivalente menschliche Proteine offenbar nicht von dem betrügerischen Vitamin beeinflusst werden.
„Die menschlichen Proteine binden entweder gar nicht oder in einer Weise an das Antivitamin, dass sie nicht ‚vergiftet‘ werden“, sagte Chemiker Bert de Groot vom Max-Planck-Institut.
Dies bedeutet, dass zumindest das Antivitamin MTh möglicherweise dazu verwendet werden könnte, die kritischen Funktionen der entsprechenden Vitamine in Bakterien zu beeinträchtigen, während das menschliche System intakt bleibt.
„Die Natur hat Enzymsysteme entwickelt, die effektiv zwischen strukturell ähnlichen Verbindungen unterscheiden können, die sich nur in einem zusätzlichen Atom unterscheiden.“ schrieb das Team in ihrer Arbeit.
„Zu diesem Zeitpunkt ist es schwierig vorherzusagen, ob und durch welche Mechanismen Bakterien eine Resistenz gegen MTh entwickeln könnten“, sagten sie.
Während dies nur einer von vielen Aspekten ist, die noch geklärt werden müssen, bevor wir Antibiotika auch nur annähernd ersetzen können, bietet uns diese Studie eine weitere Möglichkeit, die wir in unserem sich ständig ändernden Kampf gegen pathogene Bakterien untersuchen können.
Diese Forschung wurde veröffentlicht in Naturchemische Biologie .