Am Puls der Gemeinschaft: Bakterien stimmen ab

Die Umwelt als Wahlurne: Je nachdem, wie es Zellen in Bakterienkolonien geht, geben sie Signalstoffe in schnellerem oder langsamerem Takt nach außen ab; auf diese Weise passen sie das Verhalten der Kolonie als Ganzes an ihre Wachstumsbedingungen an. Das hat ein Team aus der Mikrobiologie herausgefunden, indem es die Aktivität eines beteiligten Gens verfolgte. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Marburger Forschungszentrums SYNMIKRO, des Biozentrums der Universität Basel und der Universität Bonn berichten im Forschungsmagazin „Nature Communications“ über ihre Ergebnisse.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Wasserabstoßung erster Schritt zum Leben an Land vor einer Milliarde Jahren

Koblenzer und Bonner Wissenschaftler konnten erforschen, wie sich die Fähigkeit, extrem Wasser abzuweisen – die in der Industrie tagtäglich eine große Rolle spielt – von bestimm-ten Bakterien bereits vor einer Milliarde Jahren über Grünalgen, Schleimpilze, Moose und Farne bis zu den Lotusblättern entwickelt hat. Bislang war man davon ausgegangen, dass diese Fähigkeit, die Superhydrophobie, erst vor 500.000 Jahren ausgebildet wurde.

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Der Allrounder Photorhabdus luminescens: Insektenpathogene Bakterien wirken auch gegen Pilzbefall

Einsatz von Nützlingen außer als Bioinsektizid auch als Biofungizid im Pflanzenschutz könnte zu einer nachhaltigen Landwirtschaft und besseren Nahrungsmittelversorgung beitragen

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Wie Darmbakterien im Menschen gedeihen

Ein Forschungsteam unter Leitung von Wissenschaftlerinnen des Max-Planck-Instituts für Biologie in Tübingen hat bedeutende Fortschritte erzielt in der Frage, wie Bakterien im menschlichen Darm gedeihen. Die Forschenden untersuchten, wie Bakterien Inositol-Lipide produzieren. Diese chemischen Stoffe sind für viele Zellprozesse bei Menschen und anderen Eukaryoten notwendig, wurden bislang aber selten in Bakterien beobachtet. Die nun in der Fachzeitschrift Nature Microbiology publizierten Ergebnisse deuten darauf hin, dass Inositol-Lipide Auswirkungen auf die Symbiose zwischen Bakterien und ihren Wirten haben.

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Zwei Erreger mit einer Klappe

Saarbrücker Forscher:innen optimieren Wirkstoffkandidaten gegen multiresistente Bakterien und Parasiten

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Wenn Mikroben übers Essen streiten

Man sieht sie mit bloßem Auge nicht, aber unser Waldboden ist übersät mit Mikroorganismen. Sie zersetzen herabfallendes Laub und verbessern damit die Bodenqualität und wirken dem Klimawandel entgegen. Doch wie stimmen diese Einzeller sich über ihre Aufgabenverteilung ab? Diesem bisher wenig verstandenen Prozess ist ein internationales Forschungsteam auf den Grund gegangen. Die Forschenden konnten zeigen, dass Bakterien beim Abbau von Laub chemische Verbindungen herstellen, die die Konkurrenten kontrollieren.

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In „Nature Communications“: Neue Erkenntnisse zu Photorezeptoren und biologischer Lichtsteuerung

Pflanzen, Pilze und Bakterien nehmen durch Photorezeptoren Blaulicht wahr. Licht setzt photochemische Reaktionen in Gang, die lebenswichtige Vorgänge in Zellen steuern. Forscher*innen der Universität Bayreuth haben jetzt entdeckt, dass bestimmte Rezeptoren ein bisher für unentbehrlich gehaltenes Glutamin nicht zwingend benötigen. Auch ohne dieses Glutamin kann Blaulicht in vielen Organismen entscheidende Steuerungssignale auslösen, wenn auch oft mit verminderter Effizienz. Die in „Nature Communications“ präsentierten Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Mechanismen von Photorezeptoren und ihren Anwendungen.

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Bakterien mit Aufnahmefunktion erfassen Darmgesundheit

Forschende der ETH Zürich, des Inselspitals und der Universität Bern statten Darmbakterien mit einer Datenlogger-Funktion aus und überwachen damit, welche Gene in den Bakterien aktiv sind. Die Mikroorganismen sollen dereinst auf nicht-invasive Weise Krankheiten diagnostizieren und die Gesundheitsauswirkungen einer Diät erfassen.

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Neue Hoffnung auf breit wirksamen Eintrittshemmer – Negativ geladenes Polymer wirkt gegen eine Vielzahl an Viren

Eine große Anzahl an Viren macht Mensch und Tier das Leben schwer. Während im Kampf gegen unterschiedliche Bakterien breit wirksame Medikamente eingesetzt werden, gibt es analog zu den Breitbandantibiotika bislang keine Substanzen, die gegen eine Vielzahl von Viren aktiv sind. Einem internationalen Forschungsteam ist es nun gelungen, das Polymer Polystyrolsulfonat (PSS) chemisch so zu optimieren, dass es für die antivirale Prophylaxe und die Behandlung von Virusinfektionen effektiv eingesetzt werden könnte – und zwar sowohl gegen SARS-CoV-2 und HIV-1, als auch gegen Zika-, Herpes- und Erkältungsviren. Die von den Unis Ulm und Aarhus geleiete Studie wude in Advanced Science veröffentlicht.

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Das ungenutzte Stickstoffreservoir

Konstanzer Forschungsteam entschlüsselt, wie Bakterien die Verbindung Guanidin als Quelle für Stickstoff nutzen

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Bakterielle Ribosomen: Molekularer Auffahrunfall aktiviert Schutzmechanismus

Was passiert, wenn die Proteinproduktion stockt, weil die Synthesemaschine, das Ribosom, steckenbleibt? LMU-Wissenschaftler zeigen, wie Bakterien den Fehler beseitigen.

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Bakterielle Fußfessel: Bewegungshemmende Wirkstoffe gegen den Magenkeim Helicobacter pylori

Helicobacter pylori ist einer der am weitesten verbreiteten bakteriellen Krankheitserreger und weltweit verantwortlich für jährlich hunderttausende Fälle von Magengeschwüren und Magenkrebs. Aufgrund von zunehmenden Resistenzen des Bakteriums gegen aktuell verfügbare und therapeutisch eingesetzte Antibiotika werden dringend neue Wirkstoffe benötigt. Einer Gruppe von Wissenschaftler:innen an der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und dem Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) ist es gelungen, Substanzen zu identifizieren, die die Fortbewegungsfähigkeit der Bakterien hemmen und damit ihrer Vermehrung und pathogenen Aktivität vorbeugen könnten.

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Bürstenzellen wittern Erreger und wehren sich

Die Gallenblase schützt sich vor Infektionen, indem spezialisierte Zellen rechtzeitig Substanzen aufspüren, die von bakteriellen Erregern ausgeschüttet werden; die Zellen sondern dann Stoffe ab, die Abwehrreaktionen der Gallenblase hervorrufen. Dieses Szenario schließt eine mittelhessische Forschungsgruppe aus Experimenten, mit denen sie erstmals untersucht hat, welche Funktion die Bürstenzellen der Gallenblase bei der Verteidigung ge-gen Bakterien erfüllt. Das Team um Professor Dr. Burkhard Schütz von der Philipps-Universität Marburg und Professor Dr. Wolfgang Kummer von der Justus-Liebig-Universität Gießen berichtet im Fachblatt „Science Immunology“ über ihre Ergebnisse.

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Wie Bakterien mit Speer-Kanonen feuern

Biologinnen und Biologen der ETH Zürich haben in zwei Bakterienarten speerähnliche molekulare Injektionssysteme entdeckt und erstmals deren Struktur beschrieben. Die Nanomaschinen dienen den Mikroben für die Wechselwirkung unter Zellen und könnten dereinst als Werkzeuge in der Biomedizin nützlich sein.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Mikrobiom: Wie die westliche Lebensweise unsere wichtigsten Bakterien zerstört

Darmbakterien halten den Menschen gesund, aber ihr Artenreichtum geht verloren. Jetzt wollen Forscher die kostbaren Mikroben in einer Biobank bewahren – und daraus Medikamente gegen Zivilisationskrankheiten entwickeln.

Quelle: SPIEGEL ONLINE

Schädlingsbekämpfung auf Nano-Ebene – Neu an der UDE: Anzhela Galstyan

Schadhaften Bakterien hat Dr. Anzhela Galstyan den Kampf angesagt. Die neue WISNA-Juniorprofessorin für Nanomaterialien in aquatischen Systemen erforscht an der Fakultät für Chemie unter anderem die Synthese photoaktiver Nanomaterialien, die die Mikroorganismen auf Nanoebene ausschalten können.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Proteinmaschine der Atmung wird sichtbar

• Freiburger Forschende zeigen hochauflösende elektronenmikroskopische Untersuchungen von molekularen Maschinen der Atmungskette.
• Damit ist der Superkomplex der Zellatmung vom Aktinobakterium Corynebacterium glutamicum analysiert. Diese Erkenntnisse über die Funktionsweise der Atmungskettenmoleküle sind auf viele Organismen übertragbar.
• Unterschiede zum Menschen können helfen, neue Wirkstoffe gegen verwandte Bakterien – etwa Erreger von Diphterie und Tuberkulose – zu entwickeln.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Antibiotika-Resistenzen laut Studie für weltweit mehr als 1,2 Millionen Todesfälle verantwortlich

Viele Infektionen haben durch Antibiotika ihren Schrecken verloren. Doch Bakterien können gegen die Medikamente unempfindlich werden. Wie groß das Problem ist, hat ein Forscherteam jetzt für das Jahr 2019 beziffert.

Quelle: SPIEGEL ONLINE

Forscher des HIPS und des HZI finden neues Antibiotikum gegen gram-negative Bakterien

Biologinnen untersuchen Bakterien unter dem Mikroskop. Foto: Oliver Dietze
Biologinnen untersuchen Bakterien unter dem Mikroskop. Foto: Universität des Saarlandes, Oliver Dietze

Die Erreger von Infektionserkrankungen Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumanii und Pseudomonas aeruginosa haben zwei große Gemeinsamkeiten: Sie gehören zu den sogenannten gram-negativen Bakterien und sind in Krankenhäusern besonders gefürchtet. Wissenschaftler des Helmholtz-Instituts für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) und des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig haben nun ein potenzielles neues Antibiotikum entdeckt, das gegen diese schwer zu bekämpfenden Bakterien wirkt. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher im renommierten Journal Angewandte Chemie International Edition.

Immer mehr Keime entwickeln Resistenzen gegen Antibiotika, sodass diese einstigen Wunderwaffen ihre Wirkungskraft verlieren. Vor allem in Krankenhäusern stellt die steigende Anzahl resistenter Keime das Personal vor große Probleme und ist eine große Gefahr für die Patienten. „Am schwierigsten zu behandeln ist die Gruppe der gram-negativen Bakterien. Diese besitzen zwei Zellmembranen. Potenzielle Wirkstoffe müssen durch beide hindurch, um eine Wirkung zu erzielen“, sagt Prof. Rolf Müller, Geschäftsführender Direktor des HIPS. Dadurch sind die Anforderungen an mögliche Wirkstoffe wesentlich komplexer als bei den gram-positiven Bakterien, die nur eine Zellmembran besitzen.

Trotz der komplexen Anforderungen ist es Müller und seinen Kollegen aus der Abteilung „Mikrobielle Naturstoffe“ am HIPS und „Mikrobielle Wirkstoffe“ am HZI gelungen, aus dem Myxobakterium Cystobacter sp. einen Stoff zu isolieren, der auch gegen gram-negative Bakterien wirkt. „Wir haben eine aus chemischer Sicht vollkommen neue Stoffklasse entdeckt, die wir Cystobactamide getauft haben“, sagt Müller. „In Experimenten haben wir gezeigt, dass diese gegen die gram-negativen Bakterien Escherichia coli und Acinetobacter baumannii wirksam sind.“ Die Wirkstoffe sind also in der Lage, die doppelte Zellmembran zu durchdringen und die Bakterien so bekämpfen.

Auch wie sie ihre Wirkung entfalten, konnten die Wissenschaftler bereits zeigen. „Wir konnten nachweisen, dass die Cystobactamide als Gyrasehemmer fungieren: Sie verhindern, dass die DNA der Bakterien platzsparend wie ein verdrillter Gartenschlauch verdichtet werden kann“, erläutert Müller. Wird dieser Vorgang gestört, kann die DNA auch nicht mehr korrekt abgelesen werden, und der Stoffwechsel wird entscheidend behindert.

Gyrasehemmer an sich sind nichts Neues. Ganz im Gegenteil: Viele der bisherigen und wirksamsten Antibiotika basieren auf diesem Prinzip. „Allerdings konnten wir erstmals einen Wirkstoff aus Naturstoffen gewinnen, der so funktioniert“, sagt Müller. Das Potenzial der bekannten, chemisch hergestellten Gyrasehemmer ist praktisch ausgeschöpft. Sie können nach jahrzehntelanger Verbesserung nicht weiterentwickelt werden. In der neuen Stoffklasse der Cystobactamide hingegen gibt es noch vielfältige Optimierungsmöglichkeiten. „Wir hoffen, durch chemische Veränderungen vor allem die Wirkung gegen gram-negative Bakterien weiter verstärken und verbreitern zu können“, erklärt Müller. „Sollte uns das gelingen, sind Cystobactamide ein echter Hoffnungsträger im Kampf gegen Krankenhauskeime und andere gram-negative Bakterien.“

Originalpublikation in Angewandte Chemie International Edition:

Baumann, S., Herrmann, J., Raju, R., Steinmetz, H., Mohr, K. I.,
Hüttel, S., Harmrolfs, K., Stadler, M. and Müller, R. (2014):
„Cystobactamids: Myxobacterial Topoisomerase Inhibitors Exhibiting
Potent Antibacterial Activity“. DOI: 10.1002/anie.201409964
<http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201409964/full>