Ein starkes Pflanzengift mit einer einzigartigen Methode zur Abtötung schädlicher Bakterien hat sich zu einem der stärksten Antibiotika-Kandidaten seit Jahrzehnten entwickelt.

Wissenschaftler sagen, dass Albicidin Superbugs wie E. coli und Salmonellen töten kann, die zunehmend resistent gegen die moderne Medizin werden.

Es wird von einem Zuckerrohr-Erreger namens Xanthomonas albilineans produziert, der bei Pflanzen eine verheerende Blattbrandkrankheit verursacht.

Es wird angenommen, dass Albicidin von dem Krankheitserreger verwendet wird, um Zuckerrohr anzugreifen, wodurch es sich ausbreiten kann.

Wissenschaftler wissen seit einiger Zeit, dass Albicidin sehr effektiv bei der Abtötung von Superbugs wie E. coli ist, die berüchtigt sind, da sie zunehmend resistent gegen Antibiotika werden.

Das bedeutet, dass Forscher sich beeilen, wirksame neue Medikamente zu entwickeln.

Während Experimente gezeigt haben, dass Albicidin vielversprechend ist, wurde seine pharmazeutische Entwicklung bisher behindert, weil Wissenschaftler nicht genau wissen, wie es mit seinem Ziel, einem bakteriellen Enzym namens Gyrase, interagiert.

Dieses Enzym bindet an DNA und verdreht sie durch eine Reihe eleganter Bewegungen in einem Prozess namens Supercoiling, der für das reibungslose Funktionieren von Zellen von entscheidender Bedeutung ist.

Jetzt haben Forscher in Großbritannien, Deutschland und Polen Fortschritte in einer Technik namens Transmissionselektronenmikroskopie genutzt, die es ermöglicht, Proben bei Temperaturen von bis zu minus 273 °C zu untersuchen.

Sie entdeckten, dass Albicidin eine L-Form bildet, die es ihm ermöglicht, auf einzigartige Weise mit Gyrase und DNA zu interagieren.

In diesem Zustand kann sich die Gyrase nicht mehr bewegen, um die Enden der DNA näher zusammenzubringen, und das Albicidin wirkt wie ein Schlüssel, der zwischen zwei Zahnräder geworfen wird.

Die Forscher sagen, die Art und Weise, wie Albicidin mit Gyrase interagiert, unterscheidet sich so stark von bestehenden Antibiotika, dass das Molekül und seine Derivate wahrscheinlich bei vielen aktuellen antibiotikaresistenten Bakterien wirken.

Studienautor Dr. Dmitry Ghilarov vom John Innes Center in Norwich sagte: „Es scheint, dass Albicidin aufgrund der Art der Wechselwirkung auf einen wirklich wesentlichen Teil des Enzyms abzielt und es für Bakterien schwierig ist, dagegen eine Resistenz zu entwickeln.

„Jetzt, da wir ein strukturelles Verständnis haben, können wir versuchen, diese Bindungstasche weiter auszunutzen und weitere Modifikationen an Albicidin vorzunehmen, um seine Wirksamkeit und pharmakologischen Eigenschaften zu verbessern.“

Das Team hat seine Beobachtungen bereits genutzt, um verbesserte Versionen des Antibiotikums zu entwickeln.

Tests haben ergeben, dass diese neuen Versionen gegen gefährliche Infektionen wie E. coli und Salmonellen wirksam sind.

Dr. Ghilarov sagte: „Wir glauben, dass dies seit vielen Jahren einer der aufregendsten neuen Antibiotikakandidaten ist.

„Es hat eine extrem hohe Wirksamkeit bei geringen Konzentrationen und ist sehr wirksam gegen pathogene Bakterien – sogar solche, die gegen weit verbreitete Antibiotika wie Fluorchinolone resistent sind.

„Dieses Molekül gibt es schon seit Jahrzehnten. Heute haben Fortschritte in der Kryo-Elektronenmikroskopie es möglich gemacht, die Strukturen selbst der kompliziertesten Protein-DNA-Komplexe zu bestimmen.

„Die erste Person zu sein, die sieht, wie das Molekül an sein Ziel gebunden ist und wie es funktioniert, ist ein großes Privileg und die beste Belohnung, die man als Wissenschaftler haben kann.“

– Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift Nature Catalysis veröffentlicht.