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Ein Bei­spiel für ist das soge­nann­te Enzym ESBL(Extended-Spectrum-Betalaktamase). ESBL-Kei­me wur­den beson­ders häu­fig bei Rei­sen­den ent­deckt, die aus Indi­en zurück­kehr­ten.CDC/James Archer

Anti­bio­ti­ka­re­sis­ten­zen sind ein ernst zuneh­men­des Pro­blem – laut der Welt­ge­sund­heits­or­ga­ni­sa­ti­on (WHO) ster­ben jähr­lich rund 700.000 Men­schen infol­ge von bak­te­ri­el­len Infek­ten, die auf­grund von Anti­bio­ti­ka­re­sis­ten­zen nicht abge­wehrt wer­den kön­nen. Nun sind Wis­sen­schaft­ler der Fried­rich-Alex­an­der-Uni­ver­si­tät Erlan­gen-Nürn­berg (FAU) und der bri­ti­schen Uni­ver­si­ty of Oxford zu neu­en Erkennt­nis­sen gekom­men, die einen Fort­schritt im Kampf gegen Anti­bio­ti­ka­re­sis­ten­zen brin­gen könn­ten.

RNA-Produktion elementar für Überleben der Bakterien

Sie haben her­aus­ge­fun­den, dass die frü­he Pha­se der Pro­duk­ti­on von Ribo­nu­kle­in­säu­re (RNA) ein zen­tra­ler Schlüs­sel­punkt ist, um die soge­nann­te Genex­pres­si­on in Bak­te­ri­en zu kon­trol­lie­ren. Genex­pres­si­on bezeich­net die Bil­dung von einem Gen kodier­ten Gen­pro­dukts, vor allem von Pro­te­inen oder RNA-Mole­kü­len. In Bak­te­ri­en wird die RNA mit Hil­fe eines gro­ßen Pro­te­in­kom­ple­xes, der RNA-Poly­me­ra­se (RNAP), her­ge­stellt. Die­se RNAP liest die DNA-Sequenz aus und stellt eine RNA-Kopie her, indem sie Nukleo­ti­de – die fun­da­men­ta­len Bau­stei­ne der RNA – wäh­rend der soge­nann­ten Tran­skrip­ti­on ver­bin­det. Da die­se RNA-Pro­duk­ti­on für das Über­le­ben der Bak­te­ri­en ele­men­tar ist, wur­de sie bereits inten­siv unter­sucht und als Ansatz­punkt für , zum Bei­spiel gegen Tuber­ku­lo­se, genutzt. Den­noch war bis­her unklar, wie die RNA-Pro­duk­ti­on auch in der frü­hen Pha­se der Tran­skrip­ti­on, in der die RNAP gera­de erst begon­nen hat, die ers­ten Bau­stei­ne der RNA zusam­men­zu­set­zen, regu­liert wird. Die­se Fra­ge­stel­lung haben die Wis­sen­schaft­ler unter­sucht.

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Die For­scher setz­ten auf die High-End-Flui­res­zenz­mi­kro­sko­pie und konn­ten ein­zel­ne RNAP-Mole­kü­le wäh­rend des Beginns der RNA-Her­stel­lung ver­fol­gen. So fan­den sie her­aus, dass die initia­le RNA-Syn­the­se stark regu­liert ist: Eine bestimm­te DNA-Sequenz zwingt die RNAP, für meh­re­re Sekun­den zu pau­sie­ren. Erst danach ist es ihr wie­der mög­lich, mit der RNA-Pro­duk­ti­on fort­zu­fah­ren.

Hilfreich für die Entwicklung neuer

Die­ses For­schungs­er­geb­nis ver­än­dert das bis­he­ri­ge Bild der initia­len RNA-Syn­the­se in Bak­te­ri­en völ­lig. „Die Tat­sa­che, dass die RNAP für län­ge­re Zeit gleich­zei­tig an die DNA und das kur­ze RNA-Stück gebun­den sein kann, war für uns sehr über­ra­schend, da es dem bis­he­ri­gen Wis­sens­stand wider­spricht“, sagt Dr. David Dulin vom Inter­dis­zi­pli­nä­ren Zen­trum für Kli­ni­sche For­schung der FAU.

Die Wis­sen­schaft­ler sehen in ihrer Ent­de­ckung Poten­zi­al für einen völ­lig neu­en Ansatz­punkt in der Ent­wick­lung von Anti­bio­ti­ka. „Nun könn­ten Prä­pa­ra­te ent­wi­ckelt wer­den, die auf unse­ren Erkennt­nis­sen auf­bau­en und die krank­heits­ver­ur­sa­chen­den Bak­te­ri­en töten“, hofft Dulin. Die Ent­de­ckung die­ses neu­en Kon­troll­punkts in der Genex­pres­si­on kann für die Ent­wick­lung neu­er Anti­bio­ti­ka genutzt wer­den. „Zum Bei­spiel könn­ten Prä­pa­ra­te ent­wi­ckelt wer­den, die die RNAP in dem pau­sier­ten Zustand fest­hal­ten und dadurch die krank­heits­ver­ur­sa­chen­den Bak­te­ri­en töten“, stellt sich Dr. Dulin vor. Ein Hoff­nungs­schim­mer im welt­wei­ten Kampf gegen Anti­bio­ti­ka­re­sis­ten­zen.

Die For­schungs­er­geb­nis­se wur­den in der wis­sen­schaft­li­chen Fach­zeit­schrift „Natu­re Com­mu­ni­ca­ti­ons“ ver­öf­fent­licht.