Neuer Ansatz gegen Nebenwirkungen von Antibiotika

Forschende aus Tübingen und Heidelberg analysieren Kollateralschäden, die Antibiotika im Darm verursachen – Gegenmittel könnten nützliche Bakterien besser schützen

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Auf der Suche nach Bakteriencocktails zur Bekämpfung von Infektionen

Hunderte verschiedener Bakterien tummeln sich im Darm eines gesunden Menschen und schützen effizient vor Infektionen. Wird jedoch das Gleichgewicht dieser als Mikrobiota bezeichneten Gemeinschaft gestört – beispielsweise durch eine Antibiotikatherapie -, können Krankheitserreger wie Salmonellen oder multiresistente Krankenhauskeime wie Klebsiella pneumoniae die Oberhand gewinnen – mit zum Teil schweren Folgen für die Betroffenen. DZIF-Wissenschaftler:innen am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) und am Max von Pettenkofer-Institut der LMU München haben aktuell in zwei unabhängigen Studien Bakterienstämme identifiziert, die eine besondere Rolle spielen.

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Wenn Bakterien etwas gegen Bakterien haben – Genetisch veränderte Bodenbakterien stellen Antibiotika-Alternative her

Kann man „nützliche“ Bakterien für sich arbeiten lassen, um Wirkstoffe gegen „schädliche“ Bakterien zu gewinnen? Und wenn ja, wie bringt man die bakteriellen Nützlinge dazu, Nährstoffe aus billigen Holzabfällen zu verwerten? Wie das geht, zeigt ein Forschungsprojekt der Universität Ulm. Den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus dem Institut für Mikrobiologie und Biotechnologie ist es gelungen, mit Hilfe gentechnisch veränderter Bodenbakterien (Corynebacterium glutamicum) antimikrobielle Wirkstoffe in Reinform herzustellen. Die so hergestellten Bacteriocine könnten als Antibiotika-Alternative zur Bekämpfung bakterieller Krankheitserreger eingesetzt werden.

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Bakterien können Fitness ihres Wirts steigern

• Gluconobacter-Varianten versorgen Fruchtfliegen mit Vitamin B1 – und unterstützt so deren Fortpflanzung
• Bakterien geben Gene zur Vitaminproduktion horizontal weiter
• Forschende nutzen für Analyse genomweite Assoziationsstudie

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Seegraswiesen als Vibrionen-Fänger – Kieler Forschende beweisen eine weitere Leistung des Ostsee-Ökosystems

Sie helfen, den Klimawandel zu mindern und Algenblüten zu verhindern – und sie können laut neuesten Forschungsergebnissen auch die Konzentrationen potenziell gesundheitsschädlicher Bakterien im Meerwasser senken: Seegraswiesen erbringen einer jetzt veröffentlichten Studie von Kieler Forschenden zufolge eine weitere Ökosystemleistung für uns Menschen. Die Ergebnisse liefern einen weiteren Anreiz für den Schutz und die Wiederherstellung dieser lange unterschätzen Ökosysteme in der deutschen Ostsee.

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Die Viren der Nordsee

Eine neue Studie im ISME Journal liefert spannende Einblicke in das Leben von Meeresviren während der Frühjahrsblüte in der Nordsee. Vor der Hochseeinsel Helgoland fanden Forschende um Nina Bartlau vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie eine dynamische Virengemeinschaft, die die Sterblichkeit der Bakterien der Nordsee und dadurch den Kohlenstoffkreislauf dieses Lebensraumes stark beeinflussen kann. Sie entdeckten außerdem zahlreiche neue Virenarten, die im Labor isoliert werden konnten.

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E-VITA – Mit beschleunigten Elektronen zu gesundem Saatgut

Am 1. Juli 2021 gründeten die Ceravis AG und das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP ein gemeinsames Joint Venture, die »E-VITA« GmbH. Die Fraunhofer-Ausgründung widmet sich der chemiefreien, nachhaltigen Behandlung von Saatgut und Futtermitteln, um es von krankheitserregenden Pilzen, Bakterien und Viren zu befreien.

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Neuartige Oberflächen gegen Bakterien: Forschungsproben fliegen zur ISS

Am Samstag, dem 28. August, startet SpaceX in Cape Canaveral mit der Falcon 9-Rakete zur Internationalen Raumstation ISS. An Bord der Dragon-Raumkapsel werden hunderte Proben des Saarbrücker Materialforschers Frank Mücklich und seines Teams mit ins All fliegen: Sie entwickeln neuartige, mit Laserinterferenz strukturierte Oberflächen, die verhindern, dass sich auf ihnen Krankheitskeime ansiedeln und vermehren. ESA-Astronaut Matthias Maurer, selbst Absolvent der Universität des Saarlandes und erster Diplomand von Frank Mücklich, wird die Experimente der Saarbrücker Materialwissenschaft auf der ISS betreuen.

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Struktur von Membranprotein eröffnet Möglichkeiten für Antibiotika

Ein Forschungsteam des Fachbereichs Chemie der Universität Hamburg hat das Membranproteins FoxB in dem Krankenhauskeim „Pseudomonas aeruginosa“ untersucht und herausgefunden, dass es dabei beteiligt ist, Eisen von der Umwelt in die Bakterien zu transportieren. Die Ergebnisse könnten dabei helfen, Antibiotika zielgerichteter in die die Zellen der Keime zu tragen und wurden in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.

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Ähnliche Strukturen, entgegengesetzte Funktionen: Neue Erkenntnisse zu bakteriellen Photorezeptoren

Das Sonnenlicht beeinflusst viele biochemische Abläufe in Pflanzen, Tieren, Pilzen und Bakterien. In zahlreichen Organismen nehmen die Phytochrome, eine spezielle Klasse von Photorezeptoren, rotes oder fernrotes Licht auf und verwandeln es in Signale, die entsprechende physiologische Reaktionen auslösen. In „Nature Communications“ berichtet ein internationales Team mit Wissenschaftler*innen aus Bayreuth über eine überraschende Entdeckung: Zwei bakterielle Phytochrome funktionieren trotz ähnlichen Aufbaus auf entgegengesetzte Weise. Für die Erforschung lichtgesteuerter Prozesse in der Natur und biotechnologischer Anwendungen bieten diese Erkenntnisse neue Anknüpfungspunkte.

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Bedenkliche Bakterien schwimmen mit

Im Badesee können ungebetene Gäste mitschwimmen: Antibiotikaresistente Erreger gibt es nicht mehr nur in Krankenhäusern oder Tierställen, sondern immer häufiger auch in Gewässern. Ein Forschungsteam der Universitäten Marburg (UMR), Duisburg-Essen (UDE) und Hongkong hat verschiedene Erregertypen analysiert und ihre Häufigkeit in über 270 europäischen Süßwasserseen erfasst. Damit ist erstmalig eine Basis geschaffen, die Entwicklung der Keimbelastung in 13 europäischen Ländern zu überwachen. Die Studie ist im Fachmagazin „Environment International“ veröffentlicht.

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Stickstoff im frühen Ozean – unterschätzte Bakterien treten ins Rampenlicht

Bislang wurde angenommen, dass vor allem Cyanobakterien dafür verantwortlich waren, in der Frühzeit unseres Planeten Stickstoff aus der Atmosphäre zu fixieren und dadurch in die Biosphäre einzubringen. Forschende des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen zeigen nun, dass auch Schwefelpurpurbakterien unter Bedingungen wie im Proterozoischen Ozean substanziell zur Stickstofffixierung beigetragen haben könnten.

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RNA kontrolliert die Schutzhülle von Bakterien

Der Magenkeim Helicobacter pylori weiß, wie er sich gegen Angriffe des Immunsystems oder durch Antibiotika schützen kann. Einem Forschungs-Team der Uni Würzburg ist es gelungen, neue Details dieser Fähigkeit zu entschlüsseln.

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Pärchenbeziehung ist meist von Vorteil für Bakterien: Ökologen der Uni Osnabrück untersuchen Teamwork in der Natur

Indem sie eine Symbiose mit einem anderen Organismus eingehen, können Bakterien neue Nahrungsressourcen nutzen. Durch diese Pärchenbildungsstrategie vergrößern sie zumeist auch ihren Lebensraum. Zu diesem Ergebnis kommt die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Christian Kost vom Fachbereich Biologie/Chemie der Uni Osnabrück. Sein Team hatte die Bedeutung partnerschaftlicher Wechselbeziehungen für das Nahrungsmanagement am Beispiel von fünf verschiedenen Bakterienarten untersucht. Die Studie ist unter dem Titel „Obligate cross-feeding expands the metabolic niche of bacteria“ in dem wissenschaftlichen Fachjournal Nature Ecology & Evolution erschienen: https://www.nature.com/articles/s41559-021-01505-0

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Symbionten ohne Grenzen: Bakterielle Untermieter bereisen die Welt

Dieses Jahr der Pandemie hat uns an unser Zuhause gebunden und daran gehindert, die Welt zu bereisen und Freunde zu treffen. Einige winzige Bakterien im Ozean hatten keine solchen Probleme: Weltweit tun sie sich mit Muscheln aus der Familie der Mondmuscheln zusammen, die unbemerkt im Sand unter blau schimmernden Küstengewässern leben. Diese Partnerschaft ermöglicht den Muscheln eine weltweite Verbreitung. Aber auch die Bakterien kommen weit herum. Forschende des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen und der Universität Wien zeigen nun im Fachjournal PNAS, dass die bakteriellen Symbionten, die in den Kiemen der Muscheln leben, ohne Grenzen um die Welt reisen können.

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Forschende warnen vor multiresistenten Bakterien in Hundefutter

Vor allem tiefgekühltes, rohes Hundefutter könnte die Gesundheit von Hund und Herrchen gefährden – zu dem Ergebnis kommt eine neue Studie. Grund sind multiresistente Erreger.

Quelle: SPIEGEL ONLINE

Bakterien, die weltweit zuhause sind und die Sonne lieben

Forscher*innen am Zentrum für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaft der Universität Wien haben rekonstruierte Genome von Chlamydien aus Umweltproben unterschiedlichster Regionen der Erde untersucht. Dabei stießen sie auf eine unerwartete Anpassungsfähigkeit. Einige Chlamydien nutzen sogar das Sonnenlicht als Energiequelle. Die Studie erscheint in Nature Communications.

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Wie eine Diät die Darmflora beeinflusst: Krankenhauskeim spielt wichtige Rolle bei der Gewichtsregulation

Forschende der Charité – Universitätsmedizin Berlin und der University of California in San Francisco konnten erstmals zeigen, dass eine stark kalorienreduzierte Diät die Zusammensetzung der Mikroorganismen im menschlichen Darm tiefgreifend verändern kann. Wie sie jetzt im Fachjournal Nature* beschreiben, führt eine Diät zur Vermehrung ganz bestimmter Bakterien – insbesondere des als Krankenhauskeim bekannten Clostridioides difficile. Diese Bakterien können die Nahrungsaufnahme im Darm – und somit den Energiehaushalt des Menschen – beeinflussen.

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DNA als Mahlzeit von Meeresboden-Mikroben

Sie ist nicht nur eine Bibliothek genetischer Informationen, sondern bereichert auch den Speiseplan von Mikroben: Desoxyribonukleinsäure – kurz DNA – ist ein wichtiger Nährstoff für Mikroorganismen. Ein internationales Team aus Forscher*innen unter der Leitung von Kenneth Wasmund und Alexander Loy von der Universität Wien hat in Sedimentproben des atlantischen Ozeans mehrere Bakterien entdeckt, die DNA als Nahrungsquelle nutzen.
Ein von dem Team neu benanntes Bakterium ist sogar ein wahrer Experte in der DNA-Verwertung. Die Studie erscheint nun in Nature Microbiology.

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DNA-basiertes Material mit steuerbaren Eigenschaften

Während die DNA oft als das „Molekül des Lebens“ idealisiert wird, ist sie in der Tat auch ein hochkomplexes Polymer, das für Zukunftsmaterialien eingesetzt werden kann. Nicht nur kann sie Informationen speichern, zu den weiteren faszinierenden Aspekten der DNA gehören ihre geometrischen und topologischen Eigenschaften, wie z. B. Knotenbildung und Supercoiling. Ähnlich wie ein verdrilltes Telefonkabel findet man die DNA oft aufgerollt, wie im Inneren von Bakterien und anderen Zellen oder in Viren sogar verknotet.

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Zucker enttarnt Bakterien

Wie kann man virulente Bakterien ausfindig machen? Die Antwort ist: mit Zucker, genauer gesagt, mit modifiziertem Zucker. Dieser kommt in einer neuen Methode zum Einsatz, die ein deutsch-israelisches Team entwickelt hat: der Chemiker Professor Daniel B. Werz von der TU Braunschweig und Professor Micha Fridman von der Tel Aviv University, dessen Gruppe sich auf chemische Biologie spezialisiert hat. „Alleine hätte das keiner von uns geschafft – weder hier noch in Israel. Dass das alles so gut geklappt hat, liegt an unserer Zusammenarbeit. Das war eine völlig komplementäre Expertise“, sagt Professor Werz.

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Mit Bakterien gegen die Korallenbleiche – Probiotische Methoden könnten Korallen gegen Hitzestress schützen

Korallen sind das Rückgrat mariner Ökosysteme der Tropen. Sie sind durch die im Zuge der Klimaerwärmung steigenden Wassertemperaturen bedroht und zählen weltweit zu den ersten Ökosystemen, welche unmittelbar vor dem ökologischen Kollaps stehen. Die bedingt durch Hitzestress immer stärker und häufiger auftretenden Korallenbleichen haben sie an vielen Standorten bereits ausgelöscht. Mit Hilfe einer von einem internationalen Team unter Leitung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel entwickelten Strategie aus der Mikrobiom-Forschung könnte es gelingen, Korallen besser vor Hitzestress zu schützen. Die Arbeit ist jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Microbiome erschienen.

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„Pokemonas“: Bakterien mit naher Verwandtschaft zu Lungenparasiten entdeckt und nach Pokémon benannt

„Pokemonas“ leben in kugeligen Amöben, ähnlich wie im Videospiel die Pokémon in Bällen gefangen werden

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Maßgeschneiderte Therapie der multiresistenten Tuberkulose

Um eine multiresistente Tuberkulose (TB) erfolgreich zu behandeln, muss im Vorfeld geklärt werden, gegen welche Antibiotika die Erreger Resistenzen aufweisen. Die klassische Testung im Labor ist sehr zeitaufwendig und verzögert den Therapiebeginn. Wissenschaftler*innen aus dem Forschungszentrum Borstel (FZB) und dem Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) haben nun einen Katalog aller Mutationen im Erbgut der TB-Bakterien erstellt und können auf dieser Basis mittels einer Genomsequenzierung schnell und kostengünstig vorhersagen, welche Medikamente für die TB-Behandlung am effektivsten sind. Die Ergebnisse wurden nun in der Fachzeitschrift Clinical Infectious Diseases publiziert.

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Millionen winziger Pilzarten bisher ohne Namen

Millionen kleiner Pilzarten haben noch keine Namen, darunter auch Krankheitserreger für Menschen, Tiere und Pflanzen. Ein Team von Forscher*innen hat nun neue Möglichkeiten zur Namensgebung von Pilzen vorgestellt. Daran mitgearbeitet hat Prof. Dr. Marco Thines vom LOEWE-Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik (TBG) sowie international führende Systematiker*innen. Sogenannte Mikropilze sind teilweise nur aus genetischen Analysen von Umweltproben bekannt. Gängige Bestimmungsschlüssel sind auf sie nicht anwendbar. Die im Fachmagazin „Nature Microbiology“ vorgestellten Systeme orientieren sich an der Namensgebung von Bakterien und basieren auf molekulargenetischen Eigenschaften.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft