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Neue Wege zur Bekämpfung von bakteriellen Infektionen

Schweizer Wissenschaflter des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NFS) «Strukturbiologie» haben die Struktur und die Wirkungsweise eines Enzyms bestimmt, das Zucker an Eiweisse heftet. Diese Erkenntnisse sind der Ausgangspunkt für neue Strategien, um bakterielle Infektionen zu bekämpfen.
Neue Wege zur Bekämpfung von bakteriellen Infektionen

Neue Wege zur Bekämpfung von bakteriellen Infektionen

«Über die Hälfte aller Proteine bei Menschen, Tieren und Pilzen werden mit Zuckern versehen», sagt Christian Lizak, Molekularbiologe im Nationalen Forschungsschwerpunkt Strukturbiologie. Die Zucker sorgen dafür, dass die Eiweisse nur korrekt gefaltet in Umlauf gelangen und verleihen vielen dieser Lebensbausteine erst ihre Funktion. Für das Ankleben zuständig ist das Enzym mit dem komplizierten Namen Oligosaccharyltransferase. Diese Erkenntnisse sind der Ausgangspunkt für neue Strategien, um bakterielle Infektionen zu bekämpfen.

Bakterienenzym als Modell

Lizak und das Team um Kaspar Locher und Markus Aebi von der ETH Zürich haben kürzlich die Struktur dieses Enzyms im Bakterium Campylobacter lari entschlüsselt. «Aufgrund der Struktur können wir jetzt sagen, wie das Enzym Eiweisse erkennt und wie es die Zuckerketten daran befestigt», sagt Lizak. Das Bakterienenzym kann nun als Modell dienen, um das entsprechende Enzym bei Mensch und Tier genauer zu untersuchen.

Vom Zucker zum Impfstoff

Doch das ist nicht alles: Die Forschenden arbeiten bereits an praktischen Anwendungen ihrer Entdeckung. Eine ihrer Strategien richtet sich gegen verschiedene Krankheitserreger, die schwere Infektionen wie Lungen- und Hirnhautentzündungen oder Durchfallerkrankungen verursachen. Diese Bakterien tragen auf ihrer Oberfläche spezielle Zuckerketten. Sie sind das entscheidende Merkmal, an dem das menschliche Immunsystem den Krankheitserreger erkennt. Deshalb möchten die Wissenschaftler die Zuckerketten für einen Impfstoff benutzen. Dazu soll in harmlosen Zuchtbakterien die Oligosaccharyltransferase so verändert werden, dass sie Eiweisse mit den Zuckerketten der Erreger verbindet. Diese gezuckerten Eiweisse könnten dann Menschen als Impfstoff verabreicht werden. Die erhoffte Folge: Das menschliche Immunsystem baut Abwehrkräfte gegen die «bösen» Zucker auf. Es erkennt später im Fall einer Infektion die Bakterien rasch und tötet sie ab.

Bakterien unschädlich machen

Eine andere, mögliche Anwendung besteht darin, die Oligosaccharyltransferase von Campylobacter, einem wichtigen Erreger von Magen-Darmerkrankungen, gezielt zu hemmen. Die Forschenden untersuchen derzeit, mit welchen Molekülen sich die Wirkungszentren des Enzyms blockieren lassen. Ohne Zuckermaschine wäre das Bakterium nicht mehr in der Lage, sich im Darm von Geflügel anzusiedeln. Hühner vertragen das Bakterium zwar gut, aber wenn Menschen ungenügend erhitztes Geflügelfleisch essen, können sie sich einen schweren Durchfall holen. Gelänge es, die bakterielle Zuckermaschine auszuschalten, liesse sich Campylobacter aus die Nahrungskette des Menschen entfernen.


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