In dieser Episode geben Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp eine Einführung in die antimikrobiellen Wirkstoffe.
Zunächst erläutert Hans-Dieter die Unterscheidung zwischen grampositiven und gramnegativen Bakterien mithilfe der Gram-Färbung. Dabei geht er auch auf den Zusammenhang zwischen dem Färbeverhalten und dem unterschiedlichen Aufbau der bakteriellen Zellwand beziehungsweise Zellmembran ein.
Struktur der 6-Aminopenicillansäure. Der bizyklische Grundkörper kann aus den Aminosäuren R-Cystein (rot) und R-Valin (grün) gebildet werden. Quelle: Hans-Dieter Höltje.
Anschließend betrachten Hans-Dieter und Bernd die Bestandteile der bakteriellen Zellwand genauer. Am Beispiel der Grundstrukturen N-Acetylglucosamin (NAG) und N-Acetylmuraminsäure (NAM) erklären sie, wie Bakterien ihre Zellwand aufbauen. Einige Schritte dieses Syntheseprozesses dienen zugleich als Angriffspunkte für antibakterielle Wirkstoffe. In diesem Zusammenhang werden unter anderem Fosfomycin und D-Cycloserin vorgestellt.
Danach beschäftigen sich Hans-Dieter und Bernd mit den beta-Lactam-Antibiotika und beta-Lactamase-Inhibitoren. In der Therapie werden Penicilline inzwischen häufig in Kombination mit einem beta-Lactamase-Inhibitor eingesetzt. Als Beispiele stellen sie das Penicillin-Derivat Pivampicillin und den beta-Lactamase-Inhibitor Sulbactam vor.
Zum Schluss erinnert Bernd an das #Ganzohr2026 in Magdeburg, zu dem Hörer:innen herzlich eingeladen sind. Außerdem stellt er fest, dass schon bald die 100. Episode des Wirkstoffradios erscheinen wird.
In dieser Episode spricht Bernd Rupp mit Celina Thiel, Doktorandin an der Goethe Universität Frankfurt . Celina forscht in der Arbeitsgruppe für Membranbiochemie von Prof. Dr. Inga Hänelt. Im Rahmen ihrer Promotion beschäftigt sie sich mit den „molekularen Grundlagen der elektrometabolischen Signalübertragung in Biofilmen von Bacillus subtilis“. Außerdem ist sie Host des Wissenschaftspodcasts „MicrobeThingsMacro“.
Celina Thiel. Quelle: bernd@wirkstoffradio.de
Zu Beginn erläutert Celina, welche besonderen Eigenschaften *Bacillus subtilis* besitzt und warum dieses Bakterium häufig als Modellorganismus in der Forschung eingesetzt wird. Anschließend sprechen Celina und Bernd über Biofilme, deren Aufbau und die physiologischen Eigenschaften. Die dabei beobachteten Verhaltensweisen zeigen, dass Biofilme mehr als eine Ansammlung einzelner Bakterien sind: Sie bilden komplexe, mehrzellige Verbände, die häufig als „Cities of Microbes“, also als Städte der Mikroorganismen, beschrieben werden. Die koordinierte Organisation eines solchen Verbandes erfordert eine interne Kommunikation, die unter anderem über biochemische und elektrische Signale erfolgt.
Im Mittelpunkt von Celinas Doktorarbeit steht die Aufklärung eines Signals, das über den Kaliumkanal YugO vermittelt wird. Im Gespräch erklärt sie, wie sie bei der Untersuchung dieses Mechanismus vorgeht. Dabei sprechen Celina und Bernd unter anderem über die Präparation und Messung des Proteinkomplexes sowie über die Rekonstitution des Ionenkanals.
Zum Abschluss berichtet Celina, wie sie zum Podcasten gekommen ist und ihren Wissenschaftspodcast „MicrobeThingsMacro“ ins Leben gerufen hat. Außerdem klären die beiden, welche Verbindung zwischen ihrem Podcast und WissPod besteht.
Links Dr. Edgar Specker, rechts Prof. Dr. Ralf Schülein. Quelle: Wirkstoffradio.
Im ersten Teil des Gesprächs erörtern Ralf und Bernd, warum das FMP diesen Namen trägt. Sie erläutern den Begriff Pharmakologie und erklären, warum die molekulare Pharmakologie heute den Standard in der modernen Wirkstoffforschung darstellt und in Zukunft weiter an Bedeutung gewinnen wird. Dabei diskutieren sie nicht nur klassische Konzepte der Wirkstoffforschung, sondern zeigen auch auf, wie man dem Placebo-Effekt auf die Spur kommen kann und dass sich auch dahinter molekulare Mechanismen verbergen.
Im zweiten Teil spricht Bernd mit Edgar über das Compound Management am FMP sowie für EU-OPENSCREEN. Sie erklären, was unter Substanzbibliotheken zu verstehen ist, wie diese aufgebaut werden und warum sie ein Kernstück moderner Wirkstoffsuche darstellen. Anhand anschaulicher Beispiele erläutert Edgar das aktuelle Vorgehen bei solchen Suchverfahren und zeigt auf, wie sich diese Systeme voraussichtlich weiterentwickeln werden.
In dieser Episode sprechen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp über die fettlöslichen Vitamine A, D und E.
Zu Beginn erklärt Hans-Dieter, dass es sich bei Vitamin A eigentlich um einen Komplex verschiedener Strukturen handelt, von denen einige durch ihre Wirkung als Nukleohormon eine wichtige Rolle im Körper spielen. Daneben thematisieren Hans-Dieter und Bernd auch die Carotinoide als Vitamin-A-Quelle und erklären die Rolle von Retinal im Sehvorgang, indem sie auf die Struktureigenschaften des Sehpurpurs in der Retina eingehen, wovon die Retinoide auch ihren Namen ableiten.
Bei Vitamin D stellt Hans-Dieter fest, dass die Bezeichnung „Vitamin“ hier eigentlich doppelt falsch ist: Zum einen, da der Körper es unter Mithilfe von Sonnenlicht selbst aus Cholesterin herstellen kann. Zum anderen ist es im Gegensatz zu den meisten Vitaminen kein Cofaktor, sondern analog zu Vitamin A ein Nukleohormon.
Bildung des Tocopheryl-p-chinons (unten) durch die hydrolytische Spaltung des chinoiden Kations von alpha-Tocopherol (oben); Quelle: Hans-Dieter Höltje.
Beim Thema Vitamin E besprechen die beiden die unterschiedlichen Tocole. Sie erklären, wie die unterschiedliche Methylierung am Ring die Stabilität des durch oxidativen Stress gebildeten Kations beeinflusst und wie man diese Eigenschaft mithilfe von Tocopherolacetat auch technisch nutzen kann.
Abschließend empfiehlt Bernd einen anderen Podcast und erwähnt zwei kommende Veranstaltungen: die Lange Nacht der Wissenschaft am 6. Juni in Berlin, bei der das Wirkstoffradio eine kleine Liveshow plant, sowie das „GanzOhr“, ein Barcamp für Wissenschaftspodcaster, das vom 25. bis 27. September an der Universität in Magdeburg stattfindet und von Bernd mit organisiert wird.
In der dritten Episode schließen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp das Thema der wasserlöslichen Vitamine ab. Im Fokus stehen diesmal Folsäure, Vitamin B12 und Ascorbinsäure.
Struktur der Folsäure: Der 6-Methylpterin-Rest ist blau, der para-Aminobenzoesäure-Rest grün und der Glutaminsäure-Rest gelb hinterlegt. Die roten Ziffern geben die Nummerierung des Pterin-Rests an und markieren wichtige enzymatisch aktive Positionen. Quelle: Hans-Dieter Höltje.
Zunächst erklärt Hans-Dieter den Aufbau der Folsäure, in der neben einem Pterin-Baustein auch para-Aminobenzoesäure und Glutamat miteinander verknüpft sind. Er stellt die Tetrahydrofolsäure (THF) als aktive Form vor und geht auf die Methyl-THF-Varianten ein, die im Körper als Methylgruppen-Spender fungieren. Auf Basis dieses Wissens lässt sich auch gut erklären, wie Wirkstoffe funktionieren, die die Dihydrofolatreduktase blockieren.
Anschließend widmen sich die beiden dem Vitamin B12 (Cobalamin). Sie beleuchten dessen zentrale Funktion bei der Übertragung unterschiedlicher Kohlenstoffgerüste, beispielsweise bei der Synthese von *beta*-Leucin, Succinyl-CoA und Acetyl-CoA.
Abschließend klärt Hans-Dieter spannende Fragen rund um Vitamin C: Warum ist Ascorbinsäure streng genommen eigentlich gar kein „richtiges“ Vitamin? Wieso reagiert sie als Lacton trotzdem sauer und was verbirgt sich eigentlich hinter der Dehydroascorbinsäure?
