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Mycobacterium tuberculosis

Ohne Serin-Biosynthese kann es nicht überleben

Der Tuberkulose-Erreger Mycobacterium tuberculosis ist eine tödliche Gefahr für jeden Infizierten, auch wenn er von dessen Immunsystem erkannt wird. Doch wie können Bakterien, die von Makrophagen gefressen wurden, in deren Innerem überhaupt überleben? Neue Erkenntnisse zur Nährstoffversorgung weisen auf ein potenzielles Target für Medikamente hin.
Brigitte M. Gensthaler
15.01.2020
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Menschliche Makrophagen sind Teil der angeborenen Immunabwehr. Sie fressen Pathogene und Mikroorganismen und zerlegen diese. Allerdings können gefressene Tuberkulose-Bakterien im Inneren von Makrophagen überleben und sich vermehren. Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich und der Universität Surrey in Großbritannien haben einen speziellen Aspekt dieses Rätsels untersucht: Woher stammt der lebensnotwendige Stickstoff, von dem sich das Bakterium in Makrophagen ernährt?

Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher im Fachjournal »Cell Reports«. Demnach nutzt Mycobacterium tuberculosis verschiedene Aminosäuren des Makrophagen wie Glutamat, Aspartat, Alanin, Glycin und Valin. Seine wichtigste Nahrungsquelle ist Glutamin. Nur zum Serin des Makrophagen hat es keinen Zugang. Daher ist die Serin-Biosynthese lebensnotwendig für das intrazellulär lebende Bakterium. Den dafür nötigen Stickstoff erhält es aus den verfügbaren Aminosäuren des Makrophagen.

Um den Stoffwechsel von Mycobacterium tuberculosis detailliert zu analysieren, verknüpften die Forscher experimentelle Untersuchungen und Computersimulationen. »Wir haben ein Computermodell des Stickstoff-Stoffwechsels entwickelt, das die Wege der Aminosäuren ermittelt, die vom Erreger aufgenommen werden, und das auch die Aktivität des Stoffwechsels beschreibt«, erläutert Katharina Nöh vom Jülicher Institut für Bio- und Geowissenschaften in einer Pressemeldung. Die Arbeiten weisen auf ein potenzielles Target für neue Anti-Tuberkulose-Medikamente hin: die Phosphoserin-Transaminase. Denn Substanzen, die die bakterieneigene Produktion von Serin lahmlegen, könnten den Erreger aushungern.

Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation starben 2018 etwa 1,6 Millionen Menschen an Tuberkulose (TB), meist verursacht vom Erreger Mycobacterium tuberculosis. TB steht auf dem ersten Platz in der Statistik der tödlichen Infektionskrankheiten. Neben den bereits verfügbaren Anti-TB-Medikamenten befinden sich zahlreiche weitere Arzneistoffe in der Pipeline.

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