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 Schritt in der Wissenschaft, eine Alternative zu Antibiotika zu finden, darin, zu verstehen, wie Antivitamine das tun, was sie tun.
Zum Beispiel unterscheidet sich das Vitamin B1-abbrechende Anti-Vitamin vom Vitamin nur um ein einziges Atom und ist anscheinend nicht wichtig. Stattdessen haben Forscher der Universität Göttingen in Deutschland gerade Forschungsergebnisse veröffentlicht, die ihre Entdeckung 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 Göttinger Zentrums für Molekulare Biowissenschaften an 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 auf natürliche Weise vor und wird von Bakterien produziert, um konkurrierende Bakterien abzutöten. Sein anderes "kritisches Atom" als Vitamin B1 erscheint in einer scheinbar unwichtigen Position und befasst sich mit dem Rätsel.
Um zu sehen, wie dieses einzelne Atom so effektiv arbeitet, verwendeten die Forscher hochauflösende Proteinkristallographie. Dies ermöglichte es ihnen, die Wechselwirkung zwischen Anti-Vitamin B1 und Vitamin B1 auf atomarer Ebene zu beobachten.
Was sie sahen, war, dass das Anti-Vitamin den "Protonentanz", der in funktionierenden Proteinen zu sehen ist, vollständig störte. Kai Tittmann sagt: "Nur noch ein Atom im Anti-Vitamin verhält sich 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 zwar die Funktion von B1 in Bakterien verhindert, das Vitamin für den Menschen jedoch nicht beeinträchtigt.
Es besteht die Hoffnung, dass eines Tages Antivitamine entwickelt werden, die auf Krankheitserreger abzielen und diese neutralisieren, ohne die Patienten zu schädigen.
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 werden bereits einige Antivitamin-Medikamente verwendet, insbesondere Vitamin B12-, B9- und K-Antagonisten.
Wenn Antibiotika keine Wirksamkeit mehr haben, sind Antivitamine nur der "neue" Freund, an den man sich wenden kann.
