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Können Antibiotika neben bakteriellen Infektionen auch Krankheiten des Menschen behandeln?

Bild: Das Antibiotikum (grün), das mit dem menschenähnlichen Hefe-Ribosom (grau) assoziiert ist, ermöglicht die Synthese einiger Proteine ​​(dargestellt durch Orange, Lila und Blau), aber nicht anderer (dunkelgrün). Landschaft Mehr

Bildnachweis: Maxim Svetlov / UIC

Laut Forschern der Universität von Illinois in Chicago können Antibiotika zur Behandlung häufiger bakterieller Infektionen wie Lungenentzündung und Sinusitis auch zur Behandlung menschlicher Krankheiten wie Krebs eingesetzt werden. Zumindest theoretisch.

Wie in der Datei gezeigt Naturkommunikation In der Studie zeigte das Team des UIC College of Pharmacy in Laborexperimenten, dass eukaryotische Ribosomen so modifiziert werden können, dass sie auf Antibiotika genauso reagieren wie prokaryotische Ribosomen.

Pilze, Pflanzen und Tiere sind – wie Menschen – Eukaryoten. Es besteht aus Zellen, die einen klar definierten Kern haben. Andererseits sind Bakterien Prokaryoten. Es besteht aus Zellen, die keinen Kern haben und unterschiedliche Strukturen, Größen und Eigenschaften haben. Die Ribosomen von eukaryotischen und primitiven Zellen, die für die Proteinsynthese verantwortlich sind, die für das Zellwachstum und die Zellreproduktion notwendig ist, sind ebenfalls unterschiedlich.

Alexander Mankin sagte: „Einige Antibiotika, die zur Behandlung von bakteriellen Infektionen eingesetzt werden, wirken auf interessante Weise. Sie binden an die Ribosomen von Bakterienzellen und hemmen sehr selektiv die Proteinsynthese. Einige Proteine ​​dürfen synthetisiert werden, andere nicht. „“ Alexander Nevach ist Professor für Medizinische Chemie und Pharmakologie an der UIC und Hauptautor der Studie. „Ohne diese Proteine ​​sterben die Bakterien ab.“

Wenn Menschen Antibiotika zur Behandlung von Infektionen verwenden, sind die Zellen des Patienten nicht betroffen, da die Medikamente nicht dafür ausgelegt sind, an Ribosomen verschiedener Formen eukaryotischer Zellen zu binden.

„ Da es viele menschliche Krankheiten gibt, die durch die Expression unerwünschter Proteine ​​verursacht werden – dies ist beispielsweise bei vielen Arten von Krebs oder neurodegenerativen Erkrankungen häufig -, wollten wir herausfinden, ob ein Antibiotikum verwendet werden kann, um eine menschliche Zelle daran zu hindern, unerwünschte zu produzieren Proteine. In ihnen nur unerwünschte Proteine. „

Um diese Frage zu beantworten, untersuchten Mankin und der erste Studienautor Maxim Svetlov, ein Assistenzprofessor am Department of Pharmaceutical Sciences, Hefe, eine eukaryotische Zelle mit Zellen, die menschlichen Zellen ähneln.

Mankin sagte, das Forschungsteam, dem Partner aus Deutschland und der Schweiz angehörten, habe einen „brillanten Trick“ gemacht. „Wir haben das Hefe-Ribosom so konzipiert, dass es Bakterien ähnlicher ist.“

Das Team von Mankin und Svetlove verwendete Biochemie und Mikrogenetik, um eines der mehr als 7.000 Nukleotide in ribosomaler Hefe-RNA zu verändern. Dies reichte aus, um ein Makrolid-Antibiotikum herzustellen – eine übliche Klasse von Antibiotika, die an bakterielle Ribosomen binden -, die auf die Hefe wirken. Ribosom. Mithilfe dieses Hefemodells verwendeten die Forscher Genomprofile und hochauflösende Strukturanalysen, um zu verstehen, wie jedes Protein in der Zelle synthetisiert wird und wie das Makrolid mit dem Hefe-Ribosom interagiert.

„Durch diese Analyse haben wir festgestellt, dass abhängig von der spezifischen Gensignatur des Proteins – dem Vorhandensein einer“ guten „oder“ schlechten „Sequenz – das Makrolid seine Produktion auf dem eukaryotischen Ribosom stoppen kann oder nicht“, sagte Mankin Wir sind konzeptionell der Ansicht, dass Antibiotika zur selektiven Hemmung der Proteinsynthese in menschlichen Zellen und zur Behandlung von durch „schlechte“ Proteine ​​verursachten Erkrankungen des Menschen eingesetzt werden können.

Die Erfahrungen der UIC-Forscher bieten einen Ausgangspunkt für weitere Studien. „Jetzt, da wir wissen, dass die Konzepte funktionieren, können wir nach Antibiotika suchen, die in der Lage sind, unmodifizierte eukaryotische Ribosomen zu binden und sie zu verbessern, um nur die für den Menschen schädlichen Proteine ​​zu hemmen“, sagte Mankin.

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Die beiden weiteren Co-Autoren der Studie sind Dorota Kalbaki und Nora Vasquez-Lassleb von der University of California. Tim Koller und Daniel Wilson von der Universität Hamburg; Medan und Nicholas Guidosh von den National Institutes of Health werden dekorieren; Norbert Polasik und Weischnavi Shankar von der Universität Bern.

Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse der Nationalen Gesundheitsinstitute (R35 GM127134, DK075132, 1FI2GM137845), des Deutschen Forschungsfonds (WI3285 / 6-1) und des Schweizerischen Nationalfonds (31003A_166527) unterstützt.

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