Mit zunehmender Resistenz von Krankheitserregern gegen Antibiotika suchen Wissenschaftler nach einer Klasse von Medikamenten, die Antibiotika ersetzen könnten.
Unter den am meisten interessierten Kandidaten als Alternative zu Antibiotika befinden sich zweifellos Antivitamine, Substanzen, die die in Bakterien enthaltenen Vitamine deaktivieren.
Wissenschaftler haben lange versucht, den Mechanismus natürlich vorkommender Antivitamine zu verstehen. Obwohl viele von uns noch nie davon gehört haben, kennen Wissenschaftler Antivitamine schon so lange Sir Edward Mellanby identifizierte das erste (er nannte es "Toxamin") in den späten 30er Jahren.
Was machen Antivitamine?
Diese Substanzen tun, was ihr Name andeutet: Sie verhindern, dass Vitamine wirken. Wir nähern uns dem Ende des Zeitalters von Antibiotika aufgrund der schnellen Geschwindigkeit, mit der Bakterien Resistenzen entwickeln. Daher untersuchen die Forscher Antivitamine als Grundlage für eine neue Klasse von Arzneimitteln, die möglicherweise Antibiotika zur Behandlung von bakteriellen Infektionen ersetzen könnten.
Details, die wichtig sind
Wie bereits erwähnt, besteht der erste wissenschaftliche Schritt, um eine Alternative zu Antibiotika zu finden, darin, zu verstehen, wie Antivitamine wirken, was sie tun.
Zum Beispiel unterscheidet sich das Vitamin B1-aufhebende Antivitamin nur durch ein einziges Atom vom Vitamin und ist anscheinend nicht wichtig. Stattdessen ist es so, und Forscher der Universität Göttingen in Deutschland haben gerade Forschungsergebnisse veröffentlicht, die ihre Entdeckung dessen dokumentieren, was vor sich geht. Ihr Bericht wurde in der Zeitschrift Nature Chemical Biology veröffentlicht.
Die Studie wurde von der Gruppe von durchgeführt Kai Tittmann des Göttingen Center for Molecular Biosciences der Universität Göttingen. Das Team profitierte von der Zusammenarbeit mit der Computational Biomolecular Dynamics Group von Bert de Groot des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie in Göttingen und mit der Begley-Gruppe von Tadhg Begley der Texas A & M Universität in College Station, Texas.
Antivitamine, ein einziges Atom verändert alles
Anti-Vitamin B1 kommt tatsächlich natürlich vor und wird von Bakterien produziert, um konkurrierende Bakterien abzutöten. Sein „kritisches Atom“ außer Vitamin B1 erscheint in einer scheinbar unwichtigen Position und taucht in das Geheimnis ein.
Um zu sehen, wie dieses einzelne Atom so effektiv arbeitet, verwendeten die Forscher hochauflösende Proteinkristallographie. Dadurch konnten sie die Wechselwirkung zwischen Anti-Vitamin B1 und Vitamin B1 auf atomarer Ebene beobachten.
Was sie sahen, war, dass das Antivitamin den „Protonentanz“, der in funktionierenden Proteinen zu sehen ist, vollständig störte. Kai Tittmann sagt: "Nur ein weiteres Atom im Antivitamin wirkt wie ein Sandkorn in einem komplexen Getriebesystem, das seine fein abgestimmte Mechanik blockiert." (Tittmanns Gruppe war die erste, die diesen „Tanz“ 2019 dokumentierte.)
Antivitamine stören den Menschen nicht
Ein besonders wichtiges Ergebnis der neuen Forschung ist, dass Anti-Vitamin B1, obwohl es die Funktion von B1 in Bakterien verhindert, das Vitamin für Menschen nicht beeinträchtigt.
Es besteht die Hoffnung, dass eines Tages Antivitamine entwickelt werden, die Krankheitserreger angreifen und neutralisieren, ohne den Patienten zu schaden.
Das Team de Groot Er erstellte Computersimulationen, um zu verstehen, warum Menschen von dem wandernden Atom nicht betroffen sind, und stellte fest, dass menschliche Proteine überhaupt nicht an Antivitamin binden, sodass sie dadurch nicht „vergiftet“ werden.
Die Möglichkeit, dass Antivitamine irgendwann als Alternative zu Antibiotika eingreifen können, ist nicht ganz unerwartet.
Antivitamine wurden tatsächlich bei der Entwicklung von Antibiotika und antiproliferativen Arzneimitteln wie Prontosil und Aminopterin verwendet. Und es sind bereits einige Antivitamin-Medikamente im Einsatz, vor allem Vitamin-B12-, B9- und K-Antagonisten.
Wenn Antibiotika ihre Wirksamkeit verlieren, sind Antivitamine nur der „neue“ Freund, an den man sich wenden kann.
