Interfakultäres Institut für Mikrobiologie und Infektionsmedizin

Mission

Die Suche nach strukturell neuen Wirkstoffklassen für die Entwicklung dringend benötigter Antibiotika war in den letzten Jahrzehnten wenig erfolgreich. Dies ist nicht zuletzt auf mangelndes Wissen um grundlegende Prozesse der Antibiotika-Produktion und -Wirkungsweise zurückzuführen. So wurde offensichtlich, dass wir selbst bei seit langem angewendeten Antibiotika oft nicht verstehen, welche Konsequenzen die Blockierung ihrer bakteriellen Zielstrukturen auf der zellulären Ebene mit sich bringt, und dies obwohl die unmittelbaren Interaktionen der Antibiotika mit ihren Zielstrukturen ausgiebig untersucht sind. Dabei sind es oft die vielfältigen, auf die primäre Target-Wechselwirkung folgenden Effekte, die eine effiziente Antibiotikawirkung bedingen und letztlich zum Zelltod führen, z.B. die nachfolgende Fehlsteuerung oder Desintegration von biosynthetischen Multi-Enzym-Komplexen. Untersuchungen von Antibiotika-Mechanismen im zellulären Kontext werden dazu beitragen, geeignete von weniger geeigneten Wirkmechanismen zu unterscheiden, Synergien zwischen Antibiotika besser zu verstehen und Spezies- und Zelltyp-bezogene Unterschiede zu erklären. Ganz ähnlich haben wir im Hinblick auf die Antibiotikaproduktion zwar ein detailliertes Wissen über Gencluster von Biosyntheseenzymen und deren grundsätzliche Funktion, wissen aber nur wenig über direkte räumliche Interaktionen zwischen den einzelnen Komponenten der komplexen Biosynthesemaschinerie und über die Physiologie der Produzentenzelle im Verlauf des Produktionsprozesses. Durch Untersuchung dieser Aspekte, deren Einbindung in zelluläre regulatorische Netzwerke und des Zusammenspiels zwischen Primär- und Sekundärstoffwechsel möchten wir zu einem rationaleren und effizienteren Produktionsprozess beitragen.


Zentrale Ziele dieses Verbundes sind einerseits, Einsichten in die fundamentalen zellulären Prozesse zu liefern, die mit der Produktion und Wirkung von Antibiotika verknüpft sind, und gleichzeitig unser Grundlagenwissen über die bakterielle Zellbiologie zu verbessern. In der Zellbiologie hat sich seit langem der Gebrauch von Inhibitoren als vielversprechende Forschungstrategie erwiesen, um Funkionsprinzipien und Organisationsstrukturen in lebenden Zellen zu untersuchen. So wie z.B. viel von unserem heutigen Verständnis der Peptidoglykansynthese oder der Ribosomenfunktion vom Einsatz antibiotischer Inhibitoren in früheren Studien herrührt, so werden auch die von uns untersuchten Antibiotika unser Wissen über zentrale Prozesse in Bakterienzellen verbessern. In diesem Verbund werden Wissenschaftler aus der Mikrobiologie, Pharmazie, Medizin, Biochemie und Chemie ihr fachübergreifendes und sich ergänzendes Expertenwissen bündeln, um unser Grundlagenverständins von Antibiotika zu vertiefen und bestehende Konzepte zu verbessern. Damit wird ein wichtiger Beitrag für erfolgversprehende translationale Forschung- und Entwicklung in der Zukunft gelegt.