Die Abteilung Wirkstoffdesign und Optimierung
Die Abteilung „Wirkstoff-Design und Optimierung“ entwickelt Moleküle, die die zunehmend auftretenden Antibiotikaresistenzen von krankmachenden Bakterien umgehen sollen. Diese neuen Wirkstoffe sollen in lebensnotwendige Vorgänge der Bakterien eingreifen und sie so abtöten oder ihre Abwehrmechanismen ausschalten.
Einer dieser lebenswichtigen Vorgänge in den Bakterien ist das Ablesen ihrer genetischen Information. Wenn solch eine grundsätzliche Funktion gestört ist, kann das Bakterium nicht überleben. Daher befassen sich die Wissenschaftler mit der Herstellung eines potenten Hemmstoffes, der das Ablesen der bakteriellen Erbinformation verhindern soll. Der Angriffspunkt dieses Hemmstoffes ist die sogenannte RNA-Polymerase (RNAP), ein Enzym, das für das Überleben von Bakterien essentiell ist. Die Zielbakterien, in denen der neue Hemmstoff wirken soll, können in Menschen schwerwiegende Erkrankungen hervorrufen. Ein Beispiel dafür ist der Erreger der Tuberkulose (Mycobacterium tuberculosis), der weltweit zwei Millionen Tote pro Jahr fordert. Die Tatsache, dass derzeit auf dem Markt erhältliche Antibiotika aufgrund von Resistenzen oftmals nicht mehr wirken, verstärkt das Bedürfnis nach neuen Wirkstoffen enorm. Ziel dieses Projektes ist es daher, einen neuartigen Hemmstoff der bakteriellen RNAP zu entwickeln, seinen Wirkmechanismus zu charakterisieren und ihn zu optimieren. Dadurch soll gewährleistet werden, dass er nicht nur eine hohe Potenz aufweist, sondern auch in pathogene Bakterien eindringen und dort seine antibiotische Funktion entfalten kann.
Ein weiterer lebenswichtiger Vorgang bei Bakterien ist ihre Kommunikation miteinander über chemische Signalmoleküle. Diese Kommunikation wird als „quorum sensing“ bezeichnet. Die dabei eingesetzten Signale, auch Autoinducer genannt, steuern in Abhängigkeit von der Anzahl der beteiligten Bakterien verschiedene Aktivitäten, beispielsweise die Infektiosität oder die Bildung von Biofilmen.
Dabei lagern sich Bakterien zu einer dichten Schicht, dem sogenannten Biofilm, zusammen und schützen sich in diesem Verband vor Angriffen durch das Immunsystem. Außerdem verhindern Biofilme die Aufnahme von Antibiotika in die Bakterienzelle – das Bakterium ist resistent. Die Forscher beschäftigen sich mit einem Signalmolekül, genannt PQS, das im Bakterium Pseudomonas aeruginosa vorkommt und die Bildung von Biofilmen und Virulenzfaktoren fördert. Das Ziel ist es, Verbindungen zu entwickeln, die die Bildung und Wirkung von PQS verhindern. Pseudomonaden sind vor allem für Menschen mit Mukoviszidose ein großes Problem: Die Bakterien überleben im zähen Schleim der Lunge, bilden hier Biofilme und führen oft zu lebensbedrohlichen Lungenentzündungen.
