Listeria monocytogenes – Ein Beispiel für die gezielte Inhibition lebensmittelpathogener Mikroorganismen

FSMI 2013

Vortrag von S. Sarge, 19.02.2013

Sarge, Sonja; Schüssler, Sonja; Wegner, Katrin; Anamoa-Wallace, Effie; Faltz, Anne; Haase, Ilka; Gräwert, Tobias; Fischer, Markus
HAMBURG SCHOOL OF FOOD SCIENCE – www.hsfs.org

Die Kontamination von Lebensmitteln mit humanpathogenen Mikroorganismen stellt ein ständiges Risiko für den Verbraucher dar. Zu den häufig übertragenen Infektionen gehört neben der Salmonellose und der Campylobacteriose auch die Listeriose, deren häufigster Erreger Listeria monocytogenes ist. Diese Infektion nimmt eine Sonderposition unter den lebensmittelübertragenen Krankheiten ein, da sie vor allem für Schwangere bzw. das Ungeborene eine besondere Gefährdung  darstellt. Dies ist darin begründet, dass die Listerien in der Lage sind, die Plazenta-Barriere zu überwinden und so Früh- und Totgeburten hervorrufen können. Des Weiteren sind Listerien psychrotroph und können sich auch bei Kühlschranktemperaturen vermehren, außerdem sind sie bis zu einem pH-Wert von 4,5 säureresistent und weisen eine hohe Salztoleranz auf.

Die Listeriose kann bisher noch mit verschiedenen Antibiotika behandelt werden, wobei jedoch eine Resistenzentwicklung der Listerien als wahrscheinlich gilt. Des Weiteren kann der Erreger intrazellulär vorkommen, was eine Therapie zusätzlich erschwert. Für die Entwicklung alternativer Wirkstoffe gegen die Listeriose sollten gezielt Inhibitoren für ein ausgewähltes, essentielles Enzym des wichtigsten Erregers L. monocytogenes gesucht werden.

Da L. monocytogenes einen unvollständigen Citratcyclus besitzt, kann das wichtige Stoffwechselintermediat Oxalacetat ausschließlich über die Carboxylierung von Pyruvat gebildet werden. Diese Reaktion wird von der Pyruvatcarboxylase katalysiert, welche folglich essentiell für L. monocytogenes ist und sich daher als Drugtarget eignet. Um entsprechende Substanzbanken nach Verbindungen mit inhibitorischer Wirkung zu durchsuchen, wird die Pyruvatcarboxylase in großen Mengen benötigt. Eine Überexpression des Enzyms mit Hilfe eines rekombinanten Escherichia coli Stamms stellte somit den Startpunkt für die weiteren Arbeiten dar. Nach chromatographischer Reinigung wurde die Aktivität des Enzyms mit Hilfe eines photometrischen Aktivitätsassays bestimmt. Für das sich anschließende Inhibitor-Screening wurde dieser Aktivitäts-Assay ins 384-Well Format übertragen. Im Rahmen des High-Throughput Verfahrens wurden einige Tausend  Verbindungen auf ihre Hemmwirkung gegen die Pyruvatcarboxylase untersucht. Für alle Treffer wurden IC50-Bestimmungen durchgeführt. Vielversprechende Verbindungen müssen anschließend einem sog. Counter-Screening (Gegen-Screening) gegen das entsprechende humane Enzym unterworfen werden, da bekannt ist, dass sich eine fehlerhafte Funktion der humanen Pyruvatcarboxylase im menschlichen Organismus in leichten bis schwerwiegenden Krankheitsbildern äußert. Nur Substanzen ohne inhibitorische Wirkung auf das humane Enzym sind daher geeignete Kandidaten für die Suche nach alternativen Wirkstoffen gegen die Listeriose.

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