Streptomyceten sind als Produzenten von über zwei Dritteln aller medizinisch genutzten Naturstoffe bekannt. Neben klassischen Antibiotika synthetisieren diese Bodenbakterien Sekundärmetabolite zur antiviralen Defense gegen Bakteriophagen. Ein interdisziplinäres Konsortium der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU), des Forschungszentrums Jülich (FZJ), des MPI für terrestrische Mikrobiologie in Marburg und der ETH Zürich hat den antiviralen Wirkungsmechanismus des Anthracyclins Daunorubicin entschlüsselt. Das primär aus der Onkologie als Zytostatikum bekannte Molekül blockiert effektiv die Reproduktionszyklen diverser Bakteriophagen.
Arrest des viralen Infektionszyklus und toxische Proteinexpression
Die Untersuchungen zeigen, dass die Präsenz von Daunorubicin während einer Phageninfektion zu einer massiven Störung der streng regulierten viralen Proteinexpression führt, was das vorzeitige Absterben der Wirtszelle triggert und die Virusreplikation unterbindet.
Prof. Frunzke: „Wir konnten zeigen, dass Daunorubicin den Infektionszyklus im frühen Stadium anhält oder verzögert. Dadurch werden toxische virale Proteine, die für eine erfolgreiche Infektion normalerweise in strikt regulierten Mengen benötigt werden, vermehrt gebildet. Sie töten die Bakterienzelle vorzeitig und unterbinden somit auch die Virusreplikation.“
Dr. Larissa Ernst: „Sind hingegen noch weitere bakterielle ‚Verteidigungsmechanismen‘ vorhanden, dann erhöht die Anwesenheit von Daunorubicin deren Effektivität und ermöglicht das Überleben der Zelle, ohne dass sich die Viren in der Zelle reproduzieren können.“
Implikationen für die klinische Phagentherapie
Die Aufklärung dieser synergistischen Abwehrsysteme liefert essenzielle Parameter für das Design kombinierter antimikrobieller Therapien, insbesondere bei der therapeutischen Anwendung von Phagen gegen multiresistente Erreger.
Prof. Frunzke zu den weiteren Perspektiven der Ergebnisse: „Die vergangenen Jahre haben unser Verständnis bakterieller Immunsysteme grundlegend verändert. Mit unserer Forschung tragen wir dazu bei, besser zu verstehen, wie diese verschiedenen Abwehrsysteme zusammenwirken. Dieses Wissen ist besonders wichtig für die Weiterentwicklung effektiver Phagentherapien. In Zeiten zunehmender Antibiotikaresistenzen bieten Phagen eine vielversprechende Alternative zur Behandlung von Infektionen durch multiresistente Krankheitserreger. Da such Therapien häufig mit Antibiotika kombiniert werden, ist es entscheidend, die bakteriellen Abwehrmechanismen im Detail zu verstehen und therapeutisch nutzbar zu machen.“
Quelle
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (06/2026)
Publikation
Larissa Ernst, Cornelia Gätgens, Bente Rackow, Nadiia Pozhydaieva, Elyès Gaaloul, Aileen Krüger, Johannes Seiffarth, Michelle Bund, Vivien Joisten-Rosenthal, Dietrich Kohlheyer, Björn Usadel, Alexander Harms, Katharina Höfer, Julia Frunzke; DNA-intercalating antiphage molecules trigger abortive infection through ‘mutual destruction’ and synergize with bacterial immunity; PNAS 123 (23) e2602073123, 3. Juni 2026
DOI: 10.1073/pnas.2602073123
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2602073123