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Biofilme

Bakterien-Superkleber identifiziert

Bakterien, die sogenannte Biofilme bilden, sind darin durch Antibiotika kaum zu beseitigen. Die Biofilme sind äußerst stabil. Forscher haben nun eines der Klebeproteine entschlüsselt.
Theo Dingermann
02.05.2019
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Ein Problem bei der gefürchteten Rezidivierung von Harnwegsinfekten wird dadurch verursacht, dass Bakterien einen Biofilm ausbilden, der sie davor schützt, mit dem Urinfluss ausgespült zu werden. An der Ausbildung dieses Biofilms sind besondere Proteine beteiligt, die Eigenschaften eines Superklebstoffs aufweisen.

Ein solches Protein ist UpaB, das zur Gruppe der bakteriellen Autotransporteradhäsine gehört. Dieses Protein wurde von Wissenschaftlern der La Trobe University und der University of Queensland untersucht und die Ergebnisse im Fachjournal »Nature Communications« beschrieben.

Das UpaB-Protein befindet sich auf der äußeren Membran von uropathogenen Escherichia-coli-Bakterien, die in 50 Prozent der Fälle bei Harnwegsinfekten vor allem bei Frauen identifiziert werden. Ähnliche Proteine finden sich aber auch in der äußeren Membran anderer gramnegativer Erreger, die beispielsweise Lebensmittelvergiftung, Keuchhusten, Meningitis oder Typhus verursachen können. Auch Chlamydien exprimieren diese Klebeproteine.

Durch die Aufklärung der Kristallstruktur ist es nun möglich, die Interaktionsmechanismen des UpaB-Proteins mit Glykosaminoglykanen und Fibronektin des Wirts detailliert nachzuvollziehen. So besitzt das Protein an seiner β-helikalen Kernstruktur auf einer Seite eine Furche, mit der Kontakt zu Glykosaminoglykanen geknüpft wird. Auf der gegenüberliegenden Seite kann das Protein an Fibronektin binden. Dass daraus sehr feste Haftungsmöglichkeiten resultieren, ist gut nachvollziehbar.

Zunächst sind diese Arbeiten noch im Bereich der Grundlagenforschung anzusiedeln. Allerdings können sich daraus rationale Interventionsansätze ableiten, die einen Beitrag zur Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen leisten könnten. Auf Basis der genauen Strukturkenntnisse lassen sich rational Wirkstoffe entwickeln, die mit den hohen Bindungseigenschaften der Autotransporteradhäsine interferieren. Da ein solcher Ansatz auf die Störung der passgenauen Interaktion eines bakteriellen Proteins mit Oberflächenstrukturen auf menschlichen Zellen zielt, könnte es sein, dass sich Resistenzen gegen einen solchen Eingriff nur äußerst schwer ausbilden könnten. Exakt solche Lösungsansätze werden in Zeiten benötigt, wo Antibiotikaresistenzen für die Gesundheit der Bevölkerung zur konkreten Bedrohung geworden sind.

DOI: 10.1038/s41467-019-09814-6

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