Wissenschaftler der Universität Konstanz haben in Bodenbakterien ein Enzym entdeckt, das sowohl bestimmte Arten von Bioplastik als auch Penicillin-Antibiotika spalten kann.
Die Forscher vergruben Streifen aus Bioplastik LCAP – einem langkettigen aliphatischen Polyester aus Pflanzenölen – für mehr als ein Jahr im Waldboden des Botanischen Gartens der Universität.
Unter dem Mikroskop zeigten sich auf dem Material winzige Vertiefungen in Bakterienform – ein deutliches Zeichen dafür, dass die Mikroben die Oberfläche aktiv „fressen“.
Die DNA-Sequenzierung der auf dem Plastik lebenden Mikroben ermöglichte es, das Enzym LCPH1 zu isolieren. Strukturell ähnelt es Beta-Lactamasen – Proteinen, die Bakterien zur Inaktivierung von Penicillin verwenden.
Das aktive Zentrum des Enzyms hat eine ungewöhnlich breite „Mund“-Form wie Pac-Man, die sowohl lange Plastikketten als auch Antibiotikamoleküle erfassen kann.
In Labortests spaltete LCPH1 Bioplastik erfolgreich in Monomere und zerstörte gleichzeitig Penicillin und Ampicillin, wodurch deren Fähigkeit, Bakterien abzutöten, verloren ging.
„Die Struktur des Enzyms ähnelt sowohl Esterasen als auch Beta-Lactamasen, die den Beta-Lactam-Ring von Penicillin spalten und Bakterien gegen Antibiotika resistent machen“, bemerkte der Hauptautor der Studie, Harry Lerner.
Der leitende Autor David Schleheck fügte hinzu, dass Plastik erst seit 50–75 Jahren in signifikanten Mengen in der Umwelt vorkommt und Mikroben bereits beginnen, sich schneller an dessen Abbau anzupassen als erwartet.
Die Arbeit wurde im Journal The ISME Journal veröffentlicht. Wie wird diese Entdeckung langfristig den Kampf gegen Antibiotikaresistenzen von Bakterien beeinflussen?
