Neue antimikrobielle Peptide gegen MRSA

Antibiotikaresistente Bakterienstämme stellen ein globales Gesundheitsproblem mit großem sozialen und ökonomischen Auswirkungen dar. Zum Beispiel ist der humanpathogene Keim Staphylococcus aureus (S. aureus) die Hauptursache vielfältiger Infektionen weltweit. Seit semisynthethische Antibiotika wie Methicillin or Oxacillin eingeführt wurden, steigt die Häufigkeit von Methicillin-resistenten S. aureus (MRSA) Stämmen. Dies repräsentiert speziell für Krankenhauspatienten eine deutliche Gefährdung der Gesundheit. Das Aufkommen und die schnelle Verbreitung von MRSA Stämmen, die sogar gegen Glycopeptidantibiotika wie Vancomycin, das Antibiotikum der Wahl, resistent sind, zeigt klar die Dringlichkeit der Entwicklung neuer Antibiotika. Antimikrobielle Peptide (AMPs) sind als neue Quelle für Antibiotika gegen multiresistente Bakterienstämme von großem Interesse. Im Gegensatz zu konventionellen Antibiotika wirken AMPs innerhalb von Minuten auf Bakterien in jeder Wachstumsphase, was einer Resistenzbildung entgegenwirkt. Mit dieser speziellen Eigenschaft übertreffen AMPs konventionelle Antibiotika. Die antimikrobielle Aktivität der AMPs ist auf die Zerstörung der Bakterienmembran als Schutzbarriere zurückzuführen. AMPs wechselwirken dabei speziell mit der Membranmatrix, den Lipiden. Zusätzlich können AMPs zwischen Bakterien- und menschlichen Zellen unterscheiden. Ausschlaggebend dafür ist, dass AMPs positiv geladen sind und bervorzugt mit negativ geladenen Lipiden wechselwirken, die speziell in Bakterienmembranen vorkommen. Diese elektrostatische Wechselwirkung ist der erste Schritt für die Selektivität dieser Peptide. In Gegensatz zu anderen Bakterienstämmen enthält S. aureus ein ungewöhnliches, positiv-geladenes Lipid. Die Existenz von Lysyl-phosphatidylglycerol (Lysyl-PG), dürfte auch der Grund sein, dass S. aureus weniger sensitiv auf viele AMPs reagiert. Die Lipidzusammensetzung von MRSA Stämmen wurde bisher nicht im Detail untersucht, aber es ist bekannt, dass Lysyl-PG eine Hauptkomponente darstellt. Davon ausgehend werden wir neue AMPs mit invertierter Oberflächenladung herstellen, die dadurch an die positiv geladenen Lipide der MRSA Zellmembran binden werden. Parallel dazu wird das gesamte Lipidmuster verschiedener MRSA Stämme bestimmt, um Auswirkunken der Resistenzbildung auf die Lipidzusammensetzung zu untersuchen und dadurch effektivere AMPs gezielt herstellen zu können.

Antibiotikaresistente Bakterienstämme stellen ein globales Gesundheitsproblem mit großem sozialen und ökonomischen Auswirkungen dar. Zum Beispiel ist der humanpathogene Keim Staphylococcus aureus (S. aureus) die Hauptursache vielfältiger Infektionen weltweit. Seit semisynthethische Antibiotika wie Methicillin or Oxacillin eingeführt wurden, steigt die Häufigkeit von Methicillin-resistenten S. aureus (MRSA) Stämmen. Dies repräsentiert speziell für Krankenhauspatienten eine deutliche Gefährdung der Gesundheit. Das Aufkommen und die schnelle Verbreitung von MRSA Stämmen, die sogar gegen Glycopeptidantibiotika wie Vancomycin, das Antibiotikum der Wahl, resistent sind, zeigt klar die Dringlichkeit der Entwicklung neuer Antibiotika. Antimikrobielle Peptide (AMPs) sind als neue Quelle für Antibiotika gegen multiresistente Bakterienstämme von großem Interesse. Im Gegensatz zu konventionellen Antibiotika wirken AMPs innerhalb von Minuten auf Bakterien in jeder Wachstumsphase, was einer Resistenzbildung entgegenwirkt. Mit dieser speziellen Eigenschaft übertreffen AMPs konventionelle Antibiotika. Die antimikrobielle Aktivität der AMPs ist auf die Zerstörung der Bakterienmembran als Schutzbarriere zurückzuführen. AMPs wechselwirken dabei speziell mit der Membranmatrix, den Lipiden. Zusätzlich können AMPs zwischen Bakterien- und menschlichen Zellen unterscheiden. Ausschlaggebend dafür ist, dass AMPs positiv geladen sind und bervorzugt mit negativ geladenen Lipiden wechselwirken, die speziell in Bakterienmembranen vorkommen. Diese elektrostatische Wechselwirkung ist der erste Schritt für die Selektivität dieser Peptide. In Gegensatz zu anderen Bakterienstämmen enthält S. aureus ein ungewöhnliches, positiv-geladenes Lipid. Die Existenz von Lysyl-phosphatidylglycerol (Lysyl-PG), dürfte auch der Grund sein, dass S. aureus weniger sensitiv auf viele AMPs reagiert. Die Lipidzusammensetzung von MRSA Stämmen wurde bisher nicht im Detail untersucht, aber es ist bekannt, dass Lysyl-PG eine Hauptkomponente darstellt. Davon ausgehend werden wir neue AMPs mit invertierter Oberflächenladung herstellen, die dadurch an die positiv geladenen Lipide der MRSA Zellmembran binden werden. Parallel dazu wird das gesamte Lipidmuster verschiedener MRSA Stämme bestimmt, um Auswirkunken der Resistenzbildung auf die Lipidzusammensetzung zu untersuchen und dadurch effektivere AMPs gezielt herstellen zu können.