Bacteriën zijn in toenemende mate resistent tegen beschikbare antibiotica. Een team van chemici van de Technische Universiteit van München (TUM) heeft nu belangrijke enzymen in het metabolisme van stafylokokken geïdentificeerd. Door deze enzymen gericht te blokkeren, verhongeren ze.

"Geneeskunde heeft nieuwe wapens nodig tegen bacteriën, " zegt prof. Stephan Sieber. "Veel bacteriën zijn al resistent tegen gewone medicijnen. Een belangrijk doel van het onderzoek is dus het identificeren van nieuwe aanvalspunten."

Samen met Ph.D. student Annabelle Hoegl en zijn team op de leerstoel Organische Chemie II aan de Technische Universiteit van München, de onderzoeker heeft een procedure ontwikkeld voor het isoleren en metaboliseren van enzymen die het metabolisme regelen. "Als we deze enzymen zouden kunnen blokkeren, " Stephan Sieber legt het doel uit, "we zouden de ziekteverwekkers min of meer kunnen uithongeren."

De nieuwe methodiek is getest op Staphylococcus aureus. De bacterie is wijdverbreid, met veel soorten die resistent zijn tegen antibiotica. Stafylokokken omvatten duizenden eiwitten. "Het isoleren van enzymen met specifieke eigenschappen uit deze hooiberg, het identificeren en onderzoeken van hun functie vormde een echte uitdaging, " herinnert Sieber zich.

De enzymen waarop het onderzoeksteam zich richt, gebruiken vitamine B6 om chemische reacties in de cel te versnellen. Een cruciaal bestanddeel van vitamine B6 is pyridoxaalfosfaat, of PLP. Zonder de PLP-afhankelijke enzymen, het metabolisme van de bacterie zou tot stilstand komen, het uithongeren van de micro-organismen tot de dood.

Enzymen opsporen met markers

Het team gebruikte een chemisch gemodificeerd pyridoxaalfosfaat om dergelijke PLP-afhankelijke enzymen te detecteren. De gemarkeerde moleculen werden toegevoegd aan een voedingsoplossing waarin de Staphylococcus aureus-bacterie zich vermenigvuldigt.

Omdat de oplossing geen natuurlijk PLP bevatte, de PLP-afhankelijke enzymen namen de markers op, ze gebruiken voor de stofwisseling. De chemici braken vervolgens de bacteriën met behulp van ultrageluid en visten de enzymen die de markers droegen eruit.

Het principe van moleculair vissen, of "eiwitprofilering, " zoals dat heet, is niet helemaal nieuw. Maar, de TUM-wetenschappers zijn de eersten die deze methodologie gebruiken om PLP-afhankelijke enzymen te onderzoeken.

"We hebben kunnen aantonen dat de methode zeer efficiënt is, " benadrukt Sieber. "Veel fysiologisch belangrijke enzymen in Staphylococcus zijn afhankelijk van pyridoxalfosfaat. We hebben 73% van deze enzymen geïsoleerd, analyseerde ze met behulp van massaspectrometrie en identificeerde ze."

In aanvulling, het team ontdekte voorheen onbekende PLP-afhankelijke enzymen en ontcijferde hun functies. "Daarmee ontdekten we een onaangeboorde schat in onze zoektocht naar nieuwe antibioticumdoelen, ' zegt de chemicus.

Dit inzicht kan nu worden gebruikt om nieuwe werkzame stoffen tegen bacteriën te ontwikkelen. In de volgende stap, de onderzoekers hopen de functies van de enzymen nader te onderzoeken en te bepalen hoe de stofwisseling van bacteriën gericht kan worden geblokkeerd zonder gezonde menselijke cellen te beschadigen.