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Datenbank für Ehec-Gene frei zugänglich

Es sind nur ein paar Gene, die Ehec-Erreger für den Menschen so gefährlich machen. Ansonsten unterscheiden sie sich kaum von harmlosen Darmbakterien. Diese Ähnlichkeit wollen Bioinformatiker am Saarbrücker Exzellenzcluster nutzen, um Ansatzpunkte für wirksame Medikamente gegen den Ehec-Erreger zu finden. Innerhalb kürzester Zeit haben sie deshalb die Datenbank und Analyse-Plattform EhecRegNet aufgebaut, die alle bekannten Wechselwirkungen von Genen der Darmbakterien umfasst. Mit Hilfe integrierter Simulationen können genetische Schalter für die gefährlichen Gene der Ehec-Erreger schneller identifiziert und somit medizinisch genutzt werden. Das virtuelle Labor soll nun Biomedizinern und Pharmazeuten weltweit dabei helfen, neue Arzneimittel zu entwickeln.

Am häufigsten kommt das Darmbakterium Escherichia coli im menschlichen Körper vor. Dieser ist der am besten untersuchte Mikroorganismus der Welt. "Wir kennen seine Gene recht genau und wissen von rund 3500 Wechselwirkungen dieser Gene, das sind ungefähr 40 Prozent der im Bakterium ablaufenden regulatorischen Prozesse", sagt Jan Baumbach, der am Informatik-Exzellenzcluster der Universität des Saarlandes eine Forschergruppe leitet. Gemeinsam mit seinem Team am Max-Planck-Institut für Informatik in Saarbrücken hat er schnell erkannt, dass der derzeit grassierende Ehec-Erreger nah verwandt mit den gewöhnlichen Darmbakterien ist. "Wir gehen davon aus, dass es nicht mehr als zehn Gene sind, die den Ehec-Erreger so lebensbedrohlich machen. Einige Gene sind im Laufe der Evolution schon vor langer Zeit entstanden, andere wurden durch den Austausch von Plasmiden verändert. Damit übertragen Bakterien durch eine Art primitiven Sex Geninformationen. Dies führt häufig zu Resistenzen gegen Antibiotika", erläutert der Bioinformatiker.

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Sein Forscherteam hat alle Informationen über das Erbgut der ungefährlichen Darmbakterien und deren Wechselwirkungen in einer Datenbank erfasst. Ebenfalls aufgeführt sind dort die Gendaten der gefährlichen Ehec-Erreger. Das EhecRegNet-System vergleicht am Computer die Gendaten der Ehec-Bakterien mit den Daten der ungefährlichen Bakterien, um genetische Schalter bei Ehec aufzuspüren. Ziel ist es, mit diesen Schaltern die Gene auszuschalten, die bei manchen Patienten schweres Nierenversagen auslösen. Mit den Simulationen am Rechner können die Forscher die Schalter für gefährliche Gene sehr viel schneller ausfindig machen als mit aufwändigen Tests in den biomedizinischen Laboren. Somit können Wissenschaftler herausfinden, welche Schalter im Genom umgelegt werden müssen, um die Virulenz von Ehec zu vermindern.

Dennoch warnt Baumbach vor zu viel Euphorie: "Bis tatsächlich ein Medikament für den Markt zugelassen wird, kann das Jahre dauern. Es ist aber möglich, dass man schon bald experimentell zeigen kann, welche Wirkstoffe Erfolg versprechen."

Die Saarbrücker Forscher haben dafür ihre Web-Plattform frei zugänglich gemacht, um weltweit alle Biomediziner und Pharmazeuten an der Suche nach Medikamenten gegen den Ehec-Erreger zu beteiligen. "Uns schwebt eine neue Generation von Medikamenten vor, die im Gegensatz zu Antibiotika nicht mehr ganze Bakterienstämme abtöten. Wir wollen die genetischen Signalwege in den Bakterien nutzen, um einzelne Gene an- und auszuschalten", sagt Baumbach.

Damit könnten die Bakterien entweder direkt unschädlich gemacht werden oder vom Immunsystem bewältigt werden. "So können wir vielleicht in Zukunft Erreger mit ihrem eigenen genetischen Programm bekämpfen", meint Baumbach.

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