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News: Irritierte Ribosomen

Ribosomen, die großen Proteinfabriken der Zellen, verbinden normalerweise in rasantem Tempo Tausende von Aminosäuren fehlerfrei zu einer langen Proteinkette. Doch die Anwesenheit von Antibiotika bringt sie mitunter aus der Ruhe. Dann akzeptieren sie schon mal eine falsche Aminosäure und bauen diese fälschlicherweise ins Protein ein. Der Blick ins Innere eines bakteriellen Ribosoms könnte zum Verständnis der zunehmenden Antibiotika-Resistenzen beitragen.
Die knubbelig erscheinenden Ribosomen bestehen in Wirklichkeit aus zwei Untereinheiten, die sich getrennt voneinander im Zellplasma bewegen, bis sie zusammenfinden und als gemeinsamer Komplex die Arbeit aufnehmen. Erst der Unterschied humaner und bakterieller Ribosomen in Größe und Form ermöglicht den wirkungsvollen Einsatz von Antibiotika im Kampf gegen Bakterien. Sie greifen selektiv nur in den Proteinzusammenbau der Krankheitserreger ein, während menschliche unbehelligt bleiben. In den letzten Monaten wurde das molekulare Bild der Proteinfabriken mit Hilfe kristallographischer Methoden immer schärfer. Den Komplexen konnte sogar bei der Arbeit zugeschaut werden.

Eine englische Arbeitsgruppe des Laboratory of Molecular Biology vom Medical Research Council in Cambridge hat nun die Arbeitsweise der Ribosomen in Anwesenheit von Antibiotika aufgedeckt. Auch wenn die auf Bakterien hemmende Wirkung der Medikamente schon lange bekannt ist, so tappten die Forscher doch bei der Frage nach dem Wie bislang im Dunkeln. Wie der Forschungsleiter Venki Ramakrishnan die Situation beschreibt: "Obwohl die Antibiotika vor vielen Jahrzehnten entdeckt wurden, haben wir nicht bis ins Detail verstanden, wie sie arbeiten". Doch dem haben sich die Biologen nun angenähert. Sie studierten die Arbeitsweise der kleinen 30S-Untereinheit in An- und Abwesenheit des Antibiotikums Paromomycin. Um eine Proteinkette aneinanderzureihen, muss zuerst die bewegliche Kopie der Erbinformation in Form der Boten- RNA aus dem Zellkern ausgeschleust werden und zum Ribosom wandern. Hier bindet die Nucleinsäure an bestimmte Sequenzen und kann nun ihrerseits die Transportvehikel der Aminosäuren an sich binden. Damit dieser Prozess fehlerfrei über die Bühne geht, wirft das Ribosom noch einmal einen kritischen Blick auf die Anordnung und kann korrekte von falsch eingebauten Aminosäuren unterscheiden und herauswerfen. Doch in Anwesenheit des Antibiotikums fällt diese Kontrollfunktion weg. Das Ribosom erkennt nun nicht mehr zwischen richtig und falsch und akzeptiert jede Aminosäure. Die Fehler häufen sich und das entstehende Protein ist möglicherweise arbeitsunfähig.

Nicht nur für die Grundlagenforschung ist dieser genaue Blick auf die Wirkung von Antibiotika interessant. Besonders die Pharmazie und Biotechnologie-Unternehmen könnten diese Erkenntnisse gut vermarkten. Denn es hilft nicht nur zu verstehen, wie viele Antibiotika arbeiten, sondern erhellt auch die Basis der zunehmenden Resistenzen. Dies könnte den Forschern ermöglichen, in Zukunft neue Antibiotika zu entwerfen, die das weltweit wachsende Problem der Resistenzen überwinden könnten.

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