Der bioinformatische Vergleich vieler verschiedener bakterieller Genome hilft...
Der bioinformatische Vergleich vieler verschiedener bakterieller Genome hilft bei der Entdeckung neuer Gencluster mit potentiell antibiotischer Aktivität.

© Leon Kokkoliadis, Eberhard Karls Universität Tübingen

News • Bakterielle Arzneimittelquellen

Suche nach neuen Antibiotika: Genom-Mining von Bakterien offenbart großes Potential

Das Auftreten von antibiotikaresistenten Krankheitserregern und die zunehmende Schwierigkeit, neue Medikamente zu entwickeln, tragen maßgeblich zu den globalen Herausforderungen bei der Bekämpfung von Infektionskrankheiten bei.

In einer umfangreichen bioinformatischen Analyse von rund 170.000 bakteriellen Genomen konnte ein internationales Forschungsteam zeigen, dass bisher nur drei Prozent des genetischen Potenzials für mikrobielle Naturstoffe – chemisch diverse bakterielle Stoffwechselprodukte, die die Grundlage für Antibiotika bilden – entdeckt wurden. Dem Team unter der Leitung von Prof. Nadine Ziemert vom Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) und dem Exzellenzcluster „Kontrolle von Mikroorganismen zur Bekämpfung von Infektionen“ (CMFI) der Eberhard Karls Universität Tübingen gelang es zudem, mehrere Bakteriengattungen zu identifizieren, die als Produzenten diverser Naturstoffe dazu beitragen könnten, den Engpass in der Arzneimittelentwicklung zu überwinden. 

Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre Erkenntnisse jetzt im Fachjournal Nature Microbiology.

Unsere bioinformatische Studie zeigte, dass bisher nur drei Prozent oder sogar weniger des genetischen Potenzials für die Produktion von Naturstoffen entdeckt wurden

Nadine Ziemert

Naturstoffe bakteriellen Ursprungs werden seit Jahrzehnten als Quelle für Medikamente wie zum Beispiel Antibiotika untersucht. In den letzten Jahren hat die Entdeckung neuer Arzneimittel jedoch stagniert, was zum Teil darauf zurückzuführen ist, dass das Ausmaß der chemischen Vielfalt in der Natur unbekannt ist und die Annahme besteht, dass ein großer Teil bereits entdeckt wurde. 

Um das wahre Potenzial bakterieller Naturstoffe und ihrer Biosynthesewege zu verstehen, untersuchte das Forscherteam aus Deutschland, den Niederlanden und den Vereinigten Staaten einen umfangreichen Satz genomischer Daten, basierend auf etwa 170.000 bakteriellen Genomen und mehreren Tausenden sogenannter Metagenome Assembled Genomes, die individuelle mikrobielle Taxa aus unterschiedlichsten Umgebungen repräsentieren. Mithilfe einer Genom-Mining-Strategie identifizierte das Team so genannte Biosynthese-Gen-Cluster (BGCs) – Cluster von Genen in bakteriellen Genomen die gemeinsam die Biosynthesewege von Naturstoffen kodieren. Die Forschenden gruppierten die BGCs nach Ähnlichkeit in Gencluster-Familien und entwickelten bioinformatische Werkzeuge für die Untersuchung der in der bakteriellen Genomdatenbank dargestellte biosynthetischen Vielfalt. "Unsere bioinformatische Studie zeigte, dass bisher nur drei Prozent oder sogar weniger des genetischen Potenzials für die Produktion von Naturstoffen entdeckt wurden", sagt Prof. Nadine Ziemert. 

Anhand der ausgewerteten Daten identifizierten die Forscher Bakterientaxa, die ein hohes Biosynthesepotenzial aufweisen, darunter mehrere bislang wenig erforschte taxonomische Gruppen. Die Daten enthüllten auch eine unentdeckte biosynthetische Vielfalt in ansonsten gut erforschten Bakteriengattungen, von denen etliche zu den Hauptproduzenten von Antibiotika gehören. Diese für die zukünftige Forschung vielversprechenden Bakteriengattungen könnten dazu beitragen, die Entwicklung neuer wirksamer Antibiotika und anderer Medikamente voranzutreiben. 


Quelle: Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

04.05.2022

Mehr aktuelle Beiträge lesen

Verwandte Artikel

Photo

News • Mikrobialer Widerstand

Resistente Erreger auch ohne Antibiotika möglich

Bakterien sind immer häufiger resistent gegen die gängigen Antibiotika. Vermittelt werden die Resistenzen häufig durch Resistenzgene, welche von einer Bakterienpopulation zur nächsten springen…

Photo

News • Translation und Transkription

Proteinbiosynthese: Neue Perspektiven für die Antibiotika-Forschung

Forscher der Universität Bayreuth und der Columbia University in New York berichten über wegweisende Erkenntnisse zur Proteinbiosynthese in Bakterien. Das kleine Protein NusG verknüpft zwei große…

Photo

News • Enzym entdeckt

Resistente Keime: Gen-Übertragung entschlüsselt

Forscher der Universität Graz haben die Struktur des Enzyms Relaxase entschlüsselt, das mithilft, DNA zwischen Bakterien auszutauschen. Durch diesen Vorgang können ganze Populationen von…

Verwandte Produkte

MolGen – PurePrep 96

Extraction

MolGen – PurePrep 96

MolGen
Associates of Cape Cod – Fungitell STAT Assay

Identification/Susceptibility

Associates of Cape Cod – Fungitell STAT Assay

Associates of Cape Cod Europe GmbH
CliniSys | MIPS – MIPS GLIMS genetics

LIS, Middleware, POCT

CliniSys | MIPS – MIPS GLIMS genetics

CliniSys | MIPS Deutschland GmbH
CliniSys | MIPS – MIPS vianova Labor

LIS, Middleware, POCT

CliniSys | MIPS – MIPS vianova Labor

CliniSys | MIPS Deutschland GmbH
DRG Instruments – DRG:Hybrid-XL

Immunochemistry

DRG Instruments – DRG:Hybrid-XL

DRG Instruments GmbH
Newsletter abonnieren