Wie Bakterien das Antibiotikum Bottromycin bilden

In den 1950er Jahren entdeckten Forscher Bottromycine – von Bakterien produzierte Naturstoffe mit antibiotischer Wirkung. Nun konnte der Synthese-Weg von Bottromycin weiter aufgeklärt werden.

Bottromycine können menschliche Krankheitserreger wie den Krankenhauskeim MRSA (Methicillin-resistente Staphylococcus areus) abtöten, daher sind sie für die Medikamentenentwicklung von Interesse. Nach der Entdeckung der Bottromycine dauerte es noch bis zum Jahr 2012, bis Forscher des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) und seines Saarbrücker Standortes Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) die Gene identifizieren konnten, die Bakterien zur Bildung der Bottromycine nutzen.

„Um Bottromycine weiterentwickeln zu können, müssen wir die produzierenden Bakterien dazu bringen können, neue Versionen des Naturstoffes mit verbesserten Eigenschaften herzustellen“, sagt Juniorprofessor Jesko Köhnke, der am HIPS die Nachwuchsgruppe „Strukturbiologie biosynthetischer Enzyme“ leitet. Dazu müssen die Wissenschaftler allerdings zunächst im Detail verstehen, wie die komplizierten chemischen Reaktionen während der Bildung von Bottromycinen in der Bakterienzelle ablaufen.

PurAH spielt eine zentrale Rolle

Nun hat Köhnkes Team gemeinsam mit der Forschungsgruppe von Prof. Iris Antes der Technischen Universität München eine detaillierte Studie über das Enzym PurAH vorgelegt, das eine wichtige Rolle in der Bottromycin-Produktion spielt.

Zusätzlich zu der Reaktion, die von diesem Enzym durchgeführt wird, haben die Wissenschaftler auch seine dreidimensionale Kristallstruktur auf Atomebene aufgeklärt. Sie fanden heraus, dass PurAH mit einem anderen Enzym der Bottromycin-Biosynthese zusammenarbeitet und dabei als eine Art Weichensteller agiert. Diese Erkenntnisse sind ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Herstellung verbesserter Bottromycine. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler im renommierten Journal of the American Chemical Society.