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Massenspektrometrie zur Aufklärung der Wirkungsweise antimikrobieller Peptide

03.06.2015

Infolge der zunehmenden mikrobiellen Resistenz gegen klassische Antibiotika werden in der Medizin zur Abwehr von Bakterien Alternativen zu den klassischen Medikamenten benötigt. Hierbei bieten antimikrobielle Peptide (AMPs) einen vielversprechenden Ansatzpunkt: AMPs sind in der Lage das Fundament der bakterielle Zelle anzugreifen - die Zellmembran. Um nun ausgehend von natürlich vorkommenden AMPs systematisch neue Wirkstoffe generieren zu können, muss verstanden werden, in welcher Weise die Aminosäuresequenz und die daraus resultierende Struktur die Wirkung der Peptide auf die Zellmembranen bestimmt.

Auf der Grundlage empirisch bekannter bzw. vermuteter Bauprinzipien wurde eine Aminosäuresequenz abgeleitet, die eine membranzerstörende Aktivität erwarten ließ. Das entsprechende Peptid wurde als Modellsubstanz hergestellt. Durch Kombination verschiedener biophysikalischer Messverfahren der beteiligten Projektpartner (Infrarot- und CD-Spektroskopie, Fluoreszenz- und Kraftfeldmikroskopie, solid-state NMR, Massenspektrometrie) ergibt sich nunmehr ein detailliertes Bild der Wechselwirkung dieses Peptids mit Modellmembranen. Die PTB-Arbeitsgruppe Bio-organische Analytik beteiligt sich durch die massenspektrometrische Charakterisierung von Aggregaten oder Clustern des Modellpeptids, die sich offenbar auf bestimmten Membrantypen bilden und in deren Zerstörung involviert sein könnten. Im Einklang mit der vermuteten antimikrobiellen Wirkung des Peptids werden solche Aggregate tatsächlich vorzugsweise auf negativ geladenen (Modell-) membranen gefunden, wie sie charakteristisch für bakterielle Zellwände sind, im Unterschied zu etwa Säugern mit nahezu ladungsneutraler Zelloberfläche.