Zerstören Sie Ein Enzym, Zerstören Sie Arzneimittelresistente Superbugs
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Anonim

Neue Methode verhindert die Übertragung von Antibiotikaresistenzen (Abtötung der stärkeren Bakterien im Prozess).

Forscher der University of North Carolina in Chapel Hill haben durch die gezielte Bekämpfung eines Enzyms, mit dem Bakterien genetisches Material austauschen, die Fähigkeit der Mikroben gestoppt, neben anderen vorteilhaften Mutationen auch Resistenzen gegen Antibiotika zu verbreiten.

"Es stellt sich heraus, dass Bakterien sehr sozial sind", sagt Matthew Redinbo, ein U.N.C. außerordentlicher Professor für Chemie, Biochemie und Biophysik. "Sie übertragen Gene untereinander, die sich gegenseitig intakt halten." Er fügt hinzu, dass dieser Transfer zwischen Bakterien derselben oder verschiedener Arten stattfinden kann.

Aber wie Redinbo und Kollegen in den dieswöchigen Proceedings der National Academy of Sciences USA berichten, wird der selektive Tod der antibiotikaresistenten Mitglieder einer Bakterienkultur irgendwie ausgelöst, wenn der Mechanismus für diesen genetischen Transfer blockiert wird.

"Wir haben das Ganze so konzipiert, dass der Transfer von Genen gestoppt wird", sagt Redinbo. "Die größte Überraschung war, dass durch das Stoppen des Transfers auch die resistenten Bakterien abgetötet wurden." Er merkt an, dass seine Gruppe nicht genau weiß, wie antibiotikaresistente Bakterien abgetötet werden, aber dass eine Störung der Art und Weise, wie eine Zelle ihre DNA manipuliert, häufig zum Zelltod führt.

Der von der U.N.C. Team heißt Konjugation, die auftritt, wenn zwei Bakterien sich aneinander schleichen und Löcher in jede ihrer äußeren Membranen stechen, sodass eine Mikrobe einen einzelnen DNA-Strang in den anderen schießen kann. Dieser Mechanismus wird über ein Enzym namens DNA-Relaxase erreicht, das als Gatekeeper fungiert und die Bewegung des genetischen Materials zwischen den Bakterien sowohl initiiert als auch beendet.

Scott Lujan, ein Doktorand in Redinbos Labor, machte eine wichtige Entdeckung: Das DNA-Relaxase-Molekül verfügt über zwei "katalytische Waffen", mit denen es seine Aufgaben erfüllen kann, DNA-Stränge auseinanderzubrechen. (Die meisten anderen Enzyme haben nur eines; DNA-Relaxase benötigt zwei, um mit den DNA-Strängen in der spendenden Bakterienzelle in Kontakt zu treten.) Dieser Befund machte das Team darauf aufmerksam, dass eine Chemikalie, um die DNA-Relaxase zu zerstören, beide katalytisch blockieren müsste Stellen auf dem Enzym.

Sie entschieden sich für Bisphosphonate, die bereits von der Food and Drug Administration (FDA) zur Bekämpfung der Osteoporose, einer knochenverdünnenden Krankheit, zugelassen wurden. Zwei Medikamente, Clodronat und Etidronat (auch bekannt als Didronel), blockierten die DNA-Relaxase und damit die Konjugation. Ein unerwartetes Ergebnis dieser Störung war jedoch die Tatsache, dass die antibiotikaresistenten Escherichia coli-Bakterien, die versuchten, ihre Gene weiterzugeben, tatsächlich starben, als ihre DNA-Relaxase abgeschirmt wurde.

Laut Redinbo untersucht seine Gruppe Mäuse, die Infektionen im Magen-Darm-Trakt, in der Haut und im Muskelgewebe tragen, um festzustellen, ob der neue Mechanismus zur Störung der DNA-Relaxase im Körper von Säugetieren wirksam ist. Aber er fügt hinzu, dass "ein Kliniker diese zugelassenen Medikamente sofort verwenden könnte, wenn er mit einem resistenten Bakterium konfrontiert wird".

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