Forscher des Technion – Israel Institute of Technology und des European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Hamburg haben in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern in Israel und Spanien bemerkenswerte molekulare Eigenschaften eines antimikrobiellen Peptids aus der Haut der ‘australischen Kröte‘ (Uperoleia mjobergii) entdeckt.
Die Entdeckung könnte die Entwicklung neuartiger synthetischer Medikamente zur Bekämpfung bakterieller Infektionen inspirieren.
Die Forscher lösten die 3D-Molekularstruktur eines antibakteriellen Peptids namens Uperin 3.5, das auf der Haut der australischen Kröte als Teil ihres Immunsystems abgesondert wird.
Sie fanden heraus, dass sich das Peptid selbst zu einer einzigartigen faserigen Struktur zusammensetzt, die über einen ausgeklügelten strukturellen Anpassungsmechanismus ihre Form in Gegenwart von Bakterien ändern kann, um die Kröte vor Infektionen zu schützen. Dies liefert einzigartige Beweise auf atomarer Ebene, die einen Regulationsmechanismus eines antimikrobiellen Peptids erklären.
Die antibakteriellen Fibrillen auf der Haut des Kröterichs haben eine Struktur, die an Amyloidfibrillen erinnert, die ein Kennzeichen neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson sind.
Obwohl Amyloidfibrillen jahrzehntelang als pathogen angesehen wurden, hat man vor kurzem entdeckt, dass bestimmte Amyloidfibrillen den Organismen, die sie produzieren, von Nutzen sein können – vom Menschen bis zu Mikroben. Zum Beispiel produzieren bestimmte Bakterien solche Fibrillen, um menschliche Immunzellen zu bekämpfen.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das antibakterielle Peptid, das auf der Haut der Kröte abgesondert wird, sich selbst in einer “ruhenden” Konfiguration in Form von hochstabilen Amyloidfibrillen anordnet, die die Wissenschaftler als Kreuz-β-Konformation beschreiben.
Diese Fibrillen dienen als Reservoir für potenzielle Angreifermoleküle, die bei Anwesenheit von Bakterien aktiviert werden können. Sobald das Peptid auf die bakterielle Membran trifft, ändert es seine molekulare Konfiguration in eine weniger kompakte cross-α-Form und verwandelt sich in eine tödliche Waffe.
“Dies ist ein ausgeklügelter Schutzmechanismus der Kröte, der von den angreifenden Bakterien selbst ausgelöst wird”, sagt der Strukturbiologe Prof. Meytal Landau, der Erstautor der Studie. “Dies ist ein einzigartiges Beispiel für ein evolutionäres Design von schaltbaren supramolekularen Strukturen zur Steuerung der Aktivität.”
Antimikrobielle Peptide kommen in allen Reichen des Lebens vor und es wird angenommen, dass sie in der Natur häufig als Waffen eingesetzt werden und gelegentlich nicht nur Bakterien, sondern auch Krebszellen wirksam abtöten.
Darüber hinaus werfen die einzigartigen amyloidähnlichen Eigenschaften des antibakteriellen Peptids der Kröte, die in dieser Studie entdeckt wurden, ein Licht auf die potenziellen physiologischen Eigenschaften von Amyloidfibrillen, die mit neurodegenerativen und systemischen Erkrankungen in Verbindung stehen.
English Summary
Researchers at Technion – Israel Institute of Technology and the European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Hamburg, Germany, in collaboration with scientists in Israel and Spain, have discovered remarkable molecular properties of an antimicrobial peptide from the skin of the Australian toadlet. The discovery could inspire the development of novel synthetic drugs to combat bacterial infections.
Quelle/Sender (ausgewählt, adaptiert, gekürzt und endübersetzt von Glocalist): Technion
Blog 'VonNaftali' 