Antibakterielle Substanz von Staphylokokken gegen natürliche Konkurrenten entdeckt

Mögliche Alternative zu Antibiotika aus Bakterien? Bonner Forschende haben ein neues Lantibiotikum ‒ Epilancin A37 ‒ gefunden. Es wird von Staphylokokken gebildet und wirkt spezifisch gegen Corynebakterien.

Diese Spezifität wird vermutlich über einen ganz besonderen Wirkmechanismus vermittelt, den die Forschenden im Detail entschlüsseln konnten. Ihre Ergebnisse sind jetzt im renommierten ISME Journal veröffentlicht.

Infolge zunehmender Antibiotika-Resistenz bei Erregern von Infektionen ist die Entwicklung neuer antibakterieller Substanzen wichtig. Hoffnung wird hier auf eine neue, von grampositiven Bakterien gebildeten Substanzgruppe, den Lantibiotika, gesetzt. Diese antimikrobiellen Peptide haben oft ein sehr enges Wirkungsspektrum.

„Solche Verbindungen sind aus medizinischer Sicht hochinteressant, da sie ganz spezifisch einzelne Organismengruppen angreifen könnten, ohne die gesamte Bakterienflora zu beeinträchtigen, wie dies zum Beispiel bei Breitbandantibiotika der Fall ist“, sagt Korrespondenzautor Dr. Fabian Grein, bis vor kurzem Leiter der DZIF-Forschungsgruppe „Bakterielle Interferenz“ am Institut für Pharmazeutische Mikrobiologie des Universitätsklinikums Bonn (UKB) sowie Mitglied im Transdisziplinären Forschungsbereich (TRA) „Life & Health“ der Universität Bonn.

Essenzieller Wettbewerbsvorteil gegenüber Corynebakterien

Das UKB-Forschungsteam um Grein und Tanja Schneider entdeckte zusammen mit dem Team um Ulrich Kubitscheck, Professor für Biophysikalische Chemie an der Universität Bonn, jetzt ein neues Lantibiotikum, nämlich das Epilancin A37. Es wird von Staphylokokken produziert, die typische Besiedler der Haut und Schleimhäuten sind. Über diese antimikrobiellen Peptide ist bisher wenig bekannt.

„Wir konnten zeigen, dass Epilancine bei Staphylokokken weitverbreitet sind, was ihre ökologische Bedeutung unterstreicht“, sagt Erstautor Jan-Samuel Puls, Doktorand der Universität Bonn am Institut für Pharmazeutische Mikrobiologie des UKB. Denn Staphylokokken und Corynebakterien sind wichtige Gattungen der menschlichen Mikrobiota – also der Gesamtheit aller Mikroorganismen wie Bakterien und Viren – in Nase und Haut, die eng mit Gesundheit und Krankheit verbunden sind.

Die Notwendigkeit, eine solche Verbindung zu produzieren, deutet auf einen ausgeprägten Wettbewerb zwischen den Spezies hin. So konnten die Forschenden zeigen, dass das neue entdeckte Epilancin A37 ganz spezifisch gegen Corynebakterien wirkt, die zu den Hauptkonkurrenten der Staphylokokken innerhalb des Hautmikrobioms gehören.

Neue Wirkungsweise im „bakteriellen Krieg“ entschlüsselt

„Diese Spezifität wird vermutlich über einen ganz besonderen Wirkmechanismus vermittelt, den wir im Detail entschlüsseln konnten“, sagt Grein. Das Epilancin A37 dringt in die Corynebakterien-Zelle ein, zunächst ohne diese zu zerstören. Die antimikrobiellen Peptide häufen sich in der Zelle an, um dann von innen heraus die Zellmembran aufzulösen und das Corynebakterium so abzutöten.

Co-Autor Dr. Thomas Fließwasser vom Institut für Pharmazeutische Mikrobiologie am UKB, Postdoktorand der Universität Bonn und kommissarischer Leiter der DZIF-Forschungsgruppe „Bakterielle Interferenz“ ergänzt: „Unsere Studie zeigt, wie durch einen spezifischen Wirkmechanismus, eine einzelne Bakteriengattung gezielt bekämpft werden kann. Dadurch dient sie uns als eine Art ‘proof of concept’“.

Dieses Projekt wurde vom Deutschen Zentrum für Infektionsforschung und dem Transregio SFB TRR 261 “Antibiotic CellMAP” der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.