The World of Molecular Biology exhibit

Gift-und-Gegengift-Komplex in Tuberkulosebakterien

Tuberkulose (TB) ist immer noch eine weltweite Gesundheitsbedrohung, unter anderem weil die Bakterien sich trotz medikamentöser Behandlung schnell weiterentwickeln. Die Identifizierung von Toxin-Antitoxin-Komplexen in den Bakterien könnte zu wirksamen neuen Behandlungen führen.

Diese und andere Studien zu möglichen Angriffspunkten in Krankheitserregern sind nur möglich, wenn Forschende auf strukturbiologische Daten und Sofware für deren Analyse zugreifen können.


Krebs

Neue Studien bringen Tuberkulose mit einem erhöhten Risiko für verschiedene Krebsarten in Verbindung. Tuberkulose verursacht chronische Entzündungen, und Wissenschaftler wissen, dass diese Krebs auslösen können. Eine neue, wirksame Behandlung für Tuberkulose könnte daher die Häufigkeit bestimmter Krebsarten in Teilen der Welt, in denen Tuberkulose weit verbreitet und schwer zu behandeln ist, verringern.


Big Data

Das Team, das die Struktur des Toxin-Antitoxin-Komplexes aufklärte, stützte sich auf öffentlich zugängliche Molekül-Datenbanken. Dazu gehörten die Protein Databank (PDB) und die Universal Protein resource (UniProt)von EMBLs Europäischem Bioinformatik-Institut (EMBL-EBI). Zur Modellierung der Molekülstrukturen verwendeten die Forscher*innen die Open-Source-Software PyMOL.


Evolution

Möglicherweise haben die Tuberkulosebakterien die Gene, die für die Proteine des Toxin-Antitoxin-Komplexes kodieren, durch den Austausch von DNA mit anderen Bakterien erworben. Ein solcher DNA-Austausch ist bei Bakterien durchaus üblich und ermöglicht ihnen eine rasche Weiterentwicklung. Bakterien können DNA-Abschnitte austauschen, die ihnen schnell eine Resistenz gegen Medikamente verleihen, zB gegen Antibiotika. Die Geschwindigkeit, mit der sich Bakterien an Medikamente anpassen und diese somit umgehen, ist ein Grund dafür, dass sie weltweit die menschliche Gesundheit zunehmend gefährden.


Wissenschaft & Gesellschaft

Tuberkulose ist global weit verbreitet. Bis zu einem Drittel der Weltbevölkerung trägt die Tuberkulose-Bakterien in sich, obwohl die meisten Betroffenen keine aktive Infektion entwickeln. Probleme bei der Verabreichung effektiver Medikamente haben dazu beigetragen, dass sich Tb-Bakterien entwickeln, die gegen eine Reihe von Antibiotika resistent sind. Neue Behandlungsansätze, die auf neue entdeckten molekularen Mechanismen wie dem hier vorgestellten beruhen, sind sehr wertvoll. Auch andere Bakterien haben Toxin-Antitoxin-Komplexe, was zu ähnlichen neuen Behandlungsansätzen führen kann.


EMBL research groups working on toxin-antitoxin complex

Willmanns Group

Structure and function of molecular machinery for protein translocation across membranes

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