Man spricht von der „Antibiotika-Krise“: Die Wunderwaffen der Medizin verlieren zunehmend ihre Schlagkraft – einige bakterielle Krankheitserreger haben Widerstandskraft gegen die gängigen Wirkstoffe entwickelt. Wenn man sich mit solch einem resistenten Keim infiziert hat, droht Lebensgefahr, denn die medizinischen Möglichkeiten nähern sich dann dem Niveau von vor mehr als 100 Jahren. Mittlerweile fallen schon tausende Menschen jedes Jahr den hartnäckigen Erregern zum Opfer. Es besteht somit dringender Bedarf an alternativen Wirkstoffen zu den bisherigen Antibiotika.
Bereits seit einiger Zeit ist dabei ein Wirkstoff in den Fokus der Forschung gerückt, der aus einer überraschend wirkenden Quelle stammt: Er wird von dem pflanzlichen Krankheitserreger Xanthomonas albilineans gebildet, der bei Zuckerohr die sogenannte Blattstreifigkeit verursacht, die im Anbau zu großen Schäden führt. Man geht davon aus, dass der Erreger das sogenannte Albicidin verwendet, um die Pflanzen zu schädigen und so seine Ausbreitung zu ermöglichen. Neben seiner Funktion bei der Entwicklung der Blattstreifigkeit stellten Forscher bei Untersuchungen des Wirkstoffs auch eine starke antibakterielle Wirkung fest: Lösungen, die Albicidin enthielten, töteten viele Keime ab, die beim Menschen Krankheiten hervorrufen können.
Wie wirkt das Albicidin?
Es zeichnete sich bereits ab, dass die Wirkung auf der Störung eines Enzyms beruht, das nur bei Pflanzen und Bakterien vorkommt. Mensch und Tier könnten somit von der Behandlung mit der Substanz verschont bleiben. Die Nutzung des Albicidins für die Entwicklung von Antibiotika wurde allerdings bisher durch die Unklarheit darüber behindert, auf welche Weise der Wirkstoff in das bakterielle Enzymsystem eingreift. Wie das internationale Team mit Beteiligung von Forschern der TU Berlin nun berichtet, haben Fortschritte in der Technik der Kryoelektronenmikroskopie die entscheidenden Einblicke ermöglicht. Durch die Untersuchung von tiefgefrorenen Protein-DNA-Komplexen konnten die Wissenschaftler detailliert sichtbar machen, auf welchen raffinierten Mechanismen die Albicidin-Wirkung beruht.
Wie die Forscher erklären, richtet sich der Wirkstoff gegen ein Protein, das sowohl in Pflanzen als auch in Bakterien vorkommt und DNA-Gyrase genannt wird. Dieses Enzym bindet an die DNA und verdreht sie – ein lebenswichtiger Prozess, damit die Zellen richtig funktionieren können. Um diese Aufgabe zu erfüllen, muss die Gyrase die DNA-Doppelhelix kurzzeitig durchtrennen. Das ist ein heikler Punkt, denn gebrochene DNA wäre für Zellen tödlich. Normalerweise fügt die Gyrase die beiden DNA-Stücke bei ihrer Arbeit deshalb schnell wieder zusammen. Genau an dieser Stelle greift das Albicidin ein, wie nun aus den eisigen Einsichten in den Mikrokosmos hervorgeht.
