Untersuchungen zur Wirkungsweise von Cervimycin

Abstract

Durch die Zunahme von Antibiotika-Resistenzen werden neue antimikrobiell wirksame Substanzen dringend gebraucht, laut WHO unter anderem gegen Staphylococcus aureus. Diese Arbeit gliedert sich in zwei Teile, zum einen die Ganzgenomsequenzierung und Phänotypisierung des Modellstamms S. aureus SG511 Berlin und andererseits die Untersuchungen zur Wirkungsweise des Antibiotikums Cervimycin. <br /> Im Folgenden werden die Publikationen, die in dieser Dissertation enthalten sind, zusammengefasst: <br /> Die erste Publikation “The hypersusceptible antibiotic screening strain Staphylococcus aureus SG511-Berlin harbors multiple mutations in regulatory genes” (Kapitel 4.1) beschreibt die Genomsequenzierung von S. aureus SG511 Berlin, die, zusätzlich zu einer bereits bekannten Leserastermutation im graS-Gen, Mutationen in mehreren regulatorischen Genen aufdeckte. Da kein einzelner optimaler Stamm zur Untersuchung von S. aureus vorliegt, und auch S. aureus NCTC 8325, der möglicherweise meiststudierte Staphylococcus aureus Stamm, Mutationen in regulatorischen Genen aufweist, kann die Identifizierung solcher Mutationen möglicherweise bei der Wahl des Modellstammes für zukünftige Studien helfen und zur Interpretation von experimentellen Daten beitragen. S. aureus SG511 Berlin könnte auch ein Werkzeug sein, um Antibiotika-Leitstrukturen zu ermitteln und Biomoleküle mit geringer Verfügbarkeit zu studieren. <br /> Cervimycine sind solche Moleküle, ein Antibiotika-Komplex aus glykosylierten Polyketiden mit bakterizider Aktivität gegen Gram-positive Bakterien, wobei alle sechs Zucker-Moleküle essentiell für die Wirksamkeit der Moleküle sind. Die zweite Publikation “Cervimycin-Resistant Staphylococcus aureus Strains Display Vancomycin-Intermediate Resistant Phenotypes” (Kapitel 4.2) beschreibt die Charakterisierung von Cervimycin-resistenten S. aureus Mutanten. Dabei wurden durch serielles Passagieren Cervimycin-resistente S. aureus Mutanten erzeugt, die eine Kreuzresistenz gegenüber dem Glykopeptid Antibiotikum Vancomycin aufwiesen. Die Resistenz beruhte dabei auf Mutationen im Clp Proteinabbausystem (clpC/clpP) und dem Zwei-Komponenten-System WalRK (walK). Allerdings konnte keine direkte Interaktion von Cervimycin mit einem der beiden Systeme nachgewiesen werden. <br /> Das letzte Kapitel “The unusual mode of action of the polyketide glycoside cervimycin C (Kapitel 4.3)” ist ein Manuskript über die komplexen Effekte von Cervimycin auf die bakterielle Zelle. Cervimycin erzeugte Zellteilungs- und Chromosomensegregationsstörungen in Gram-positiven Bakterien und Omics Analysen bestätigten eine duale De-Repression der Proteinstressantwort und der Expression von Autolysinen. Interessanterweise war die Zell-Lyse inhibiert, Zellwände waren verdickt und die Zellwandstressantwort wurde nicht ausgelöst, was gegen einen Lyse-Mechanismus spricht. Die Cervimycin-Stressantwort ähnelte der Stressantwort gegenüber Aminoglykosiden, die mit dem bakteriellen Ribosom interagieren. Diese Hypothese muss allerdings experimentell noch getestet werden.