Clostridium difficile mit spezialisierten Viren bekämpfen

Hamburg – Bakterien durch einen Virus beseitigen: Diese Behandlung könnte eine Option in der Therapie von Infektionen mit Clostridium difficile und vielen anderen bakteriellen Erkrankungen werden. Forscher des European Molecular Biology Labora­tory Hamburg haben dafür einen Mechanismus zur Zerstörung der Bakterienwände durch Bakteriophagen aufgedeckt. Die Arbeitsgruppe um Rob Meijers berichtet ihre Ergebnisse in PLOS Pathogens (http://dx.plos.org/10.1371/journal.ppat.1004228).

Clostridium difficile ist ein Bakterium, das in der normalen Darmflora vorkommt. Im Rahmen einer Antibiotikatherapie kann jedoch ein Großteil der restlichen Darmflora zugrunde gehen und eine pathologische Besiedlung des Darms mit Clostridium difficile ist möglich.

Bakteriophagen, Viren die ausschließlich Bakterien infizieren, könnten eine gezielte Therapieoption sein, um die Infektion einzudämmen, meinen die Wissenschaftler. Für das Design solcher spezialisierten Bakteriophagen sind jedoch Kenntnisse der Mecha­nismen notwendig, die zu der Zerstörung des Bakteriums führen, nachdem sich das Virus in ihnen vermehrt hat.

Die Wissenschaftler des European Molecular Biology Laboratory untersuchten im Rahmen ihrer Arbeit den Aktivierungsmechanismus sogenannter Endolysine. Endolysine sind spezialisierte Proteine, die von den Viren produziert werden. Die Proteine stanzen Löcher in die Zellwände gram-positiver Bakterien und bewirken ein Aufplatzen der Zelle.

Die Forscher deckten die Struktur des Endolysins CD27L auf und stellten fest, dass die Aktivierung über eine Konformationsänderung des inaktiven Proteins funktioniert. Die inaktive Form zeigte sich als gespanntes und gestrecktes Protein, das durch Zusammen­klappen in einer aktiven und strukturell entspannten Form vorliegt. In dieser Form konnte das Protein die Zellwände der Bakterien auflösen.

Die Arbeitsgruppe verglich den Aktivierungsmechanismus von Endolysinen, die in Bakterio­phagen vorkommen, welche infektiös für zwei verschiedene Clostridienstämme sind. Der Aktivierungsmechanismus war in beiden Fällen identisch, obwohl die Proteine sich in ihrer sonstigen Struktur sehr unterschieden. Die Forscher gehen daher davon aus, einen Schlüsselmechanismus in der Endolysinaktivierung entdeckt zu haben.

Durch die Entschlüsselung dieses Mechanismus sind die Wissenschaftler ein Schritt näher an der Möglichkeit, rekombinante Viren zu designen, die im Kampf gegen Clostridium difficile und andere Bakterieninfektionen einsetzbar sind. Ein besonderer Vorteil der Endolysine sei zudem, dass Resistenzbildungen nicht bekannt seien.

hil