6.12.2004, 19:04 Uhr
Molekulares Rauschen macht Biofilme hart
Gegen einzelne Bakterien wirksame Antibiotika versagen mitunter, sobald sich die Mikroben zu Biofilmen zusammengerottet haben. Eine amerikanische Forschergruppe hat nun eines jener Gene identifiziert, die für diesen Effekt verantwortlich sind. Demnach werfen sich die Zellen selbst Steine ins Getriebe, um den Medikamenten keine Angriffsfläche zu bieten. Ihre Resultate präsentieren die Forscher im "Journal of Bacteriology".
"Unsere Entdeckung ist umso bedeutender, als die Medizin mit zunehmend wirkstofftoleranten Infektionen zu kämpfen hat", so Kim Lewis von der Northeastern University in Boston, Massachusetts. Viele solcher Infektionen - beispielsweise auf Implantaten, aber auch Lungenentzündungen oder Parodontose - gingen auf Biofilme zurück. Die bakterielle Selbstblockade aufzuheben, könnte daher Leben retten und Kosten vermeiden helfen.
Biofilme stellen nicht nur eine physikalische Barriere für Wirkstoffe dar. Einige Zellen in ihnen verfallen auch in eine Art Ruhezustand. Da viele Antibiotika wie Penicilline oder Aminoglykoside nur wachsende bzw. stoffwechselaktive Zellen beeinträchtigen, verkraften diese so genannten "Persister" hohe Konzentrationen von Antibiotika und ermöglichen in Therapiepausen eine rasche Neubevölkerung des Biofilms.
Lewis und sein Team untersuchten nun das Muster der Genaktivität in den Persistern. Dabei fanden sie, dass das HipA-Gen in den hartnäckigen Zellen stärker abgelesen wurde als in den empfindlichen Pendants. Das zugehörige Protein bewirkt eine regelrechte Selbstvergiftung der Zellen und bringt ihre Proteinherstellung - ein Angriffspunkt vieler Antibiotika - praktisch zum Stillstand. Normalerweise verhindert ein zweites Protein namens HipB die Produktion von HipA und neutralisiert gleichzeitig dessen schädliche Effekte. Zufälle Schwankungen, "molekulares Rauschen", könnten diese Balance von Gift und Gegengift in einigen Zellen jedoch vorübergehend aufheben, vermuten Lewis und Kollegen. Auf diese Weise sei stets ein gewisser Anteil der Biofilmbewohner gegen Antibiotika gefeit.
Forschung: Iris Keren, Devang Shah, Amy Spoering, Niilo Kaldalu und Kim Lewis, Department of Biology, Northeastern University, Boston, Massachusetts
Veröffentlicht in Journal of Bacteriology, Vol. 186(24), Dezember 2004, pp 8172-80
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Lewis Lab
Biofilms
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