Wie können pathogene gramnegative Bakterien unter Einfluss hydrodynamischer Ströme erfolgreich an ihre Wirtszellen binden und gegen welche Schlüsseleigenschaften des Adhäsionsprozesses sollen neue Medikamente gerichtet sein?

• Antragsteller: Dr. Tim Stangner
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 288940753

Die Adhäsion spielt eine entscheidende Rolle im Lebenszyklus von Bakterien. Erst durch diesen Kontakt zwischen Bakterien und Wirtszellen über spezifische Zielmoleküle wird eine Infiltration ermöglicht. Sind die Bakterien im Wirt angelangt, können sie sich vermehren und damit eine Infektion hervorrufen. Die Adhäsion wird dabei über Adhäsin-Moleküle vermittelt, die sich bei gramnegativen Bakterien unter anderem an den Enden der Pili befinden. Diese fadenähnlichen extrazellulären Verlängerungen stellen den ersten Kontakt mit der Wirtszelle her. Anschließend wird die Bindung durch andere Adhäsin-Moleküle auf der Bakterienoberfläche verstärkt. Die Unterbindung dieses Erstkontaktes zwischen Wirt und Pili durch Veränderung der biomechanischen Eigenschaften der Pili stellt eine neue Strategie zur Bekämpfung bakterieller Infektionen dar. An diesem Punkt setzt mein Projektvorhaben an. Im Speziellen will ich das Adhäsionsverhalten von gramnegativen Bakterien unter dem Einfluss von Antikörpern (mono- und polyklonal), antibakteriellen Peptiden und Chemikalien erforschen. Die veränderten Eigenschaften der Pili, wie z.B. deren Flexibilität, werden mit Optischen Pinzetten, mikrofluidischen Flusskammern, Transmissionselektronenmikroskopie und Computersimulationen untersucht. Dieses detaillierte Wissen über das Adhäsionsverhalten von pathogenen Bakterien ist die Grundlage zur Entwicklung neuer Strategien zur Behandlung von bakteriellen Infektionen, besonders im Kontext stetig steigender Zahlen Antibiotika-resistenter Keime.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Schweden
• Gastgeber: Privatdozent Dr. Magnus Andersson