In dieser Episode sprechen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp wieder über Antibiotika und schließen damit die antibakteriellen Wirkstoffe ab, die den Aufbau der bakteriellen Zellwand hemmen.
Struktur von Aztreonam. Der direkt an den Amidstickstoff gebundene Sulfonsäurerest (rot) trägt zur ausreichenden Instabilität der Amidbindung bei. Die alpha-ständige Methylgruppe (grün) erhöht die Stabilität gegenüber beta-Lactamasen. Quelle: Hans-Dieter Höltje.
Zunächst stellen sie verschiedene Gruppen der beta-Lactam-Antibiotika vor. Der Überblick reicht von den Cephalosporinen und Carbapenemen bis hin zu Aztreonam, einem Monobactam mit einem einzelnen beta-Lactamring. Dabei geht es auch um beta-Lactamasehemmer, die mit bestimmten Antibiotika kombiniert werden. Als Beispiel nennen sie den Wirkstoff Vaborbactam, dessen Entwicklung durch die Aufklärung der Kristallstruktur von beta-Lactamasen ermöglicht wurde.
Am Beispiel von Cefiderocol erläutert Hans-Dieter, wie sich das Wirkungsspektrum eines beta-Lactam-Antibiotikums durch eine strukturelle Erweiterung verändern lässt: Die Catechol-Einheit ermöglicht es dem Wirkstoff, den aktiven Eisentransport gramnegativer Bakterien zu nutzen.
Anschließend besprechen die beiden Bacitracin. Dieses enthält neben einem cyclischen Peptidabschnitt auch einen linearen Peptidteil. An dessen Terminus bilden ein Cystein- und ein Isoleucinrest einen Thiazolinring.
Zum Abschluss greifen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp Vancomycin und Teicoplanin auf. Mit diesen Glykopeptid-Antibiotika runden sie den Überblick über Wirkstoffe ab, die in die bakterielle Zellwandsynthese eingreifen, und geben einen kurzen Ausblick auf kommende Episoden.
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.
