Geladene Membran

  • 05. November 2010

Geladene Membran

Verteilung von Ionen an Bakterienoberflächen aufgeklärt.

Neue Forschungsergebnisse zu Ionen an Bakterienoberflächen haben Physiker der Universität Heidelberg vorgelegt. Die Wissenschaftler am Institut für Physikalische Chemie konnten die Ionen-Menge und ihre Verteilung an einer Oberfläche aus bakteriellen Membranlipiden ermitteln. Damit gelang ihnen ein erster Schritt, um künftig systematisch den Einfluss von Ionen auf die Wechselwirkung von Bakterien mit verschiedenen Biomolekülen zu untersuchen.

Die Forscher bestimmten Menge und Verteilung verschiedener Ionensorten mittels Röntgenfluoreszenzmessungen an der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle ESFR in Grenoble. Dazu beleuchteten sie eine Schicht bakterieller Membranlipide, sogenannter Lipopolysaccharide, an einer Wasseroberfläche mit einem Röntgenstrahl bei kleinen Einfallswinkeln. So wurden zunächst nur die Ionen nahe der Oberfläche zur Fluoreszenz angeregt. Mit steigendem Einfallswinkel vergrößerte sich der Bereich, in dem die Fluoreszenzanregung stattfand. Aus der Winkelabhängigkeit der Fluoreszenzintensität konnte die Verteilung der Ionen genau rekonstruiert werden. Die Ergebnisse stimmten quantitativ mit den Computersimulationen der kanadischen Wissenschaftler David Pink und Bonnie Quinn von der St. Francis Xavier University in Antigonish überein.

Ein detailliertes Verständnis der Rolle solcher Ionen ist wichtig für die Medizin, etwa für die Entwicklung von Antibiotika auf der Basis von kleinen Molekülen, sogenannten antimikrobiellen Peptiden, welche in der Lage sind, Bakterien abzutöten. Studien haben gezeigt, dass die Resistenz von Bakterien gegen kationische antimikrobielle Peptide bei Anwesenheit von zweiwertigen Kationen wie beispielsweise Kalzium zunimmt. Wegen der elektrischen Ladung, die die meisten Bakterien auf ihrer Oberfläche tragen, spielt die Elektrostatik bei dieser wechselseitigen Beeinflussung eine entscheidende Rolle. Da im Wasser gelöste Ionen die elektrostatischen Kräfte teilweise abschirmen, kommt den Wechselwirkungen zwischen Bakterienoberflächen und Ionen eine große Bedeutung zu.

Uni Heidelberg/MH

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