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SNF: Bild der Forschung September 2010: Biosensoren für Botenstoffe in lebenden Bakterien

01.09.2010 – 09:15 

Bern (ots) -

- Hinweis: Bildmaterial steht zum kostenlosen Download bereit  
     unter: http://www.presseportal.ch/de/pm/100002863 -
Vereinfachte Suche nach Antibiotika
Neuartige Sensoren mit einer unübertroffenen Empfindlichkeit 
verhelfen vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) unterstützten 
Forschenden zu neuen Erkenntnissen über Bakterien: Ob sich diese als 
Einzelgänger frei fortbewegen oder aber zusammenspannen und für 
Antibiotika undurchdringliche Biofilme bilden, bestimmt die 
Konzentration eines bestimmten Botenstoffs. Dass man diesen nun in 
einzelnen lebenden Zellen messen kann, dürfte bei der Suche nach 
neuen Antibiotika helfen.
Wie viele andere Bakterien auch, kommt Pseudomonas aeruginosa - 
ein gefürchteter Krankheitserreger - in zwei verschiedenen 
Lebensformen vor: Entweder bildet er als virulenter Keim Geisseln 
aus, die der Fortbewegung dienen und sich propellerartig drehen 
können, oder er lässt sich als persistenter Keim beispielsweise in 
der Lunge nieder und formt mit seinesgleichen eine dünne 
Schleimschicht, einen so genannten Biofilm. Dieser ist für 
Antibiotika nur schwer zugänglich, weshalb etwa die chronischen 
Lungenentzündungen, die dieser Erreger bei Personen mit zystischer 
Fibrose verursacht, nicht ausreichend behandelt werden können.
Leuchtende Eiweisse
An was es liegt, ob der Erreger nun die virulente oder die 
persistente Lebensform annimmt, hat Matthias Christen als 
Postdoktorand in der Gruppe von Samuel Miller an der University of 
Washington kürzlich herausgefunden. Hierzu entwickelten die 
Forschenden in Zusammenarbeit mit Kollegen der Stanford University 
neuartige Biosensoren: Fluoreszierende Eiweisse, die sich im Innern 
des Keims an einen bakteriellen Botenstoff ankoppeln können. Wenn 
diese Eiweisse aber mit dem Botenstoff verbunden sind, leuchten sie 
weniger stark. Deshalb gibt die Leuchtintensität einer Zelle Auskunft
über die in ihr enthaltene Menge des Botenstoffs. «Unsere neue 
Methode ist so sensitiv, dass wir damit einen Unterschied von nur 200
bis 300 Molekülen in einer Bakterie sichtbar machen können», sagt 
Christen.
Hilfreich bei der Entwicklung neuer Medikamente
Mit diesen Biosensoren beobachteten die Forschenden, dass die beiden 
Tochterzellen einer sich teilenden Zelle eine unterschiedliche Menge 
Botenstoff enthalten und sich in der Folge verschieden entwickeln: 
Während eine hohe Konzentration des Botenstoffs zu sesshaften 
persistenten Bakterien führt, bilden sich bei einer fünffach 
niedrigeren Konzentration schwimmende virulente Keime aus.
Diese Erkenntnisse könnten sich hilfreich erweisen für die 
Entwicklung von neuen Medikamenten: Mit den unterschiedlich stark 
leuchtenden Eiweissen können Substanzen, die etwa die Entstehung von 
Biofilmen unterbinden können, wesentlich schneller und einfacher 
aufgespürt werden, sagt Christen, der soeben mit der Suche nach neuen
Wirkstoffen begonnen hat.
Der Text und das Bild (in hoher Auflösung) können auf der 
Internetseite des Schweizerischen Nationalfonds heruntergeladen 
werden unter: www.snf.ch > Medien > Bild der Forschung

Kontakt:

Dr. Matthias Christen
ETH Zurich
Department of Biosystems Science and Engineering (D-BSSE)
Mattenstrasse 26
CH-4058 Basel
Tel.: +41 61 387 32 70
E-Mail: matthias.christen@bsse.ethz.ch