Peptidröhre bohrt sich in Bakterienwände

Immer mehr Bakterienstämme sind gegen zahlreiche Antibiotika resistent. Forscher sind daher ständig auf der Jagd nach neuen Wirkstoffen. Eine einfache aber ausgesprochen wirksame Waffe gegen tödliche Keime haben jetzt Forscher des Scripps Research Institute im kalifornischen La Jolla entwickelt.

Sara Fernandez-Lopez und ihre Kollegen synthetisierten verschiedene ringförmige Peptide, die die Membran grampositiver und -negativer Bakterien regelrecht durchlöchern. Die recht einfachen Strukturen der zyklischen D,L-a-Peptide kämen unter den bislang verfügbaren peptischen Antibiotika nicht vor, berichten die Forscher in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature. Die ringförmigen Moleküle bestehen aus einer geraden Anzahl von D- und L-a-Aminosäuren. Die einzelnen planaren Ringen, aus den die Reste der Aminosäuren ragen, können sich dann unter bestimmten Bedingungen, wie sie zum Beispiel in Lipidmembranen herrschen, über Wasserstoffbrücken zu einer Röhre zusammenlagern. Diese Röhren stecken dann in den Bakterienmembranen und machen diese durchlässig für Ionen und kleiner Moleküle worauf die Krankheitserreger absterben.

Das von den kalifornischen Forschern Peptid 4 getaufte Molekül vernichtete im Experiment nicht nur die grampostiven Keime Bacillus subtilis und Staphylococcus aureus, sondern wirkte auch gegen gramnegative Bakterien wie Streptococcus pneumonieae und Enterokokken-Stämme, die bereits gegen das Antibiotikum Vancomycin resistent waren. Auch weitere Peptide mit ähnlichen Bauplänen, die die Wissenschaftler daraufhin synthetisierten, bewährten sich als wirksame Waffe gegen die in den USA gängigsten Krankheitserreger.

Als nächstes kontrollierte das Team die Stabilität der Moleküle und stellte fest, dass die Peptide auf Grund ihrer abiotischen Struktur weder von proteolytischen Enzymen wie Trypysin, Chemotrypsin noch in Mäuse-Plasma abgebaut wurden.

Die Studien zur Toxikologie der D,L-a-Peptide verliefen ebenfalls erfolgreich. Mäuse, denen die Forscher die Substanz intravenös oder subkutan verabreichten, reagierten lediglich mit einem kurzfristigen Temperaturanstieg auf die Injektion.

In ihrem Artikel berichten die Forscher von ersten Pilotstudien an Mäusen. Sie injizierten Mäusen, die 45 Minuten zuvor tödliche Dosen des Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA) erhalten hatten, intraperitoneal und subkutan verschiedene Varianten der cyclischen Peptide und beobachteten die Versuchstiere über sieben Tage. Während die Tiere in der Kontrollgruppe alle starben, schütze die einmalige Injektion fast alle Nager vor einer Infektion.

Nach Meinung der amerikanischen Arbeitsgruppe bereichert diese neue Arzneistoffklasse das Arsenal der Antibiotika, vor allem im Kampf gegen resistente Keime. Die Wirkstoffe seien nicht nur einfach zu synthetisieren, sondern entfalteten ihre bakterizide Wirkung auch besonders schnell.

Quelle: Fernandez-Lopez, S., et al., Antibacterial agents based on the cyclic D,L-a-peptide architecture. Nature 412 (2001) 452 - 455.

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