Forschung in der AG Müller

Ein Forschungsschwerpunkt liegt auf verschiedenen Zelloberflächenpolymeren pathogener Bakterien und ihrer Bedeutung für Wachstum, Anpassung und Antibiotikaresistenz. Wir untersuchen die Biosynthese und die Remodellierung des Peptidoglykans, insbesondere in resistenten Bakterienstämmen, sowie die Synthese sekundärer Polymere - unter anderem die Kapselbiosynthese in Klebsiella- und Streptococcus-Arten. Ein besonderes Interesse gilt hierbei den regulatorischen Netzwerken, die die verschiedenen biosynthetischen Prozesse der Zellhülle koordinieren.

Darüber hinaus analysieren wir Wirk- und Resistenzmechanismen neuartiger Antibiotika, insbesondere von Polyketiden und weiteren bioaktiven Naturstoffen.

Ziel unserer Arbeit ist es, neue Angriffspunkte pathogener Bakterien zu identifizieren und innovative Ansätze für antibakterielle Therapien zu entwickeln.

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Betreuung von Laborblockpraktika, Vergabe von Bachelor- und Masterarbeiten

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Aktuelles

Neue Gruppe von antibakteriellen Molekülen entdeckt

Forscher des Karolinska Instituts, der Universität Umeå und der Universität Bonn haben eine Gruppe von Molekülen identifiziert, die eine antibakterielle Wirkung gegen viele antibiotika-resistente Bakterien haben. Da die Eigenschaften dieser kleinen Moleküle leicht chemisch verändert werden können, besteht die Hoffnung, neue, wirksame Antibiotika mit geringen Nebenwirkungen zu entwickeln. Die Ergebnisse sind nun im Journal PNAS veröffentlicht.

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Forschungsschwerpunkte

Bakterielle Zellhüllbiosynthese

Die bakterielle Zellhülle ist eine lebenswichtige Struktur, die Bakterien Form, Stabilität und Schutz vor äußeren Einflüssen verleiht. Ihre Biosynthese umfasst den Aufbau der Zellmembran, des Peptidoglykans, sowie weiterer Oberflächenpolymere wie Teichonsäuren, Kapseln oder Polysaccharide. Diese Prozesse müssen präzise koordiniert werden, damit Bakterien wachsen, sich teilen und auf Umweltstress oder Antibiotika reagieren können.

Besonders die Zellwandbiosynthese ist ein zentraler Angriffspunkt vieler Antibiotika und bietet großes Potenzial für die Entwicklung neuer antiinfektiver Wirkstoffe. In unserer Forschung untersuchen wir die molekularen Mechanismen, die Aufbau, Umbau und Regulation der bakteriellen Zellhülle steuern. Ziel ist es, neue Schwachstellen bakterieller Pathogene zu identifizieren und damit zur Entwicklung innovativer Therapiestrategien gegen resistente Infektionserreger beizutragen. Darüber hinaus untersuchen wir Anpassungsprozesse in resistenten Bakterien, die zur Ausprägung von Resistenzmechanismen beitragen, um die zugrunde liegenden zellulären Zusammenhänge besser zu verstehen.

Kapselbiosynthese in Streptococcus pneumoniae

Bakterielle Proteinkinasen: Schlüsselproteine für Adaptation, Virulenz und neue Therapieoptionen

Bakterielle Proteinkinasen sind zentrale Regulatoren, die durch gezielte Phosphorylierung die Aktivität von Zielproteinen modulieren und dadurch wie molekulare Schalter wirken. Sie ermöglichen Bakterien Umweltveränderungen schnell zu erkennen und darauf zu reagieren.

Auf diese Weise steuern sie zahlreiche zelluläre Prozesse und spielen insbesondere bei der Pathogenität und Virulenz bakterieller Erreger eine entscheidende Rolle. Sie tragen dazu bei, Immunabwehrmechanismen zu umgehen, Antibiotikaresistenzen zu fördern und chronische Infektionen zu etablieren.

Aufgrund ihrer Bedeutung für Biofilmbildung, Stressadaptation und bakterielle Kommunikation gelten bakterielle Proteinkinasen als vielversprechende Angriffspunkte für neue antimikrobielle Therapien. Besonders sogenannte Pathoblocker, die gezielt in krankheitsrelevante Prozesse eingreifen, ohne das bakterielle Wachstum direkt zu hemmen, eröffnen neue Perspektiven für die Behandlung bakterieller Infektionen.

Design und Synthese vereinfachter Polyketid-Antibiotika als verbesserte antibakterielle Wirkstoffe

Naturstoffe sind eine zentrale Inspirationsquelle für die Entwicklung neuer Arzneistoffe: Schätzungen zufolge basieren mehr als 60 % der in den letzten zwei Jahrzehnten eingeführten Wirkstoffe direkt oder indirekt auf Naturstoffen. Viele strukturell komplexe Naturstoffe wurden jedoch bisher nur begrenzt als pharmazeutische Leitstrukturen untersucht, da sie häufig schwer zugänglich sind und nicht den klassischen Kriterien der „Rule of Five“ entsprechen. Im Rahmen des DFG-Graduiertenkollegs GRK2873 „Tools and Drugs of the Future – Innovative Methods and New Modalities in Medicinal Chemistry“ ist die Arbeitsgruppe an einem interdisziplinären Forschungsprojekt zur Untersuchung neuartiger Polyketid-Antibiotika beteiligt. In enger Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dirk Menche analysieren wir das Potenzial dieser Naturstoffe als Grundlage für neue antimikrobielle Wirkprinzipien.

Die Arbeitsgruppe Menche synthetisiert dafür ausgewählte Fragmente und vereinfachte Analoga ausgewählter Polyketide. Unsere Arbeitsgruppe untersucht diese Verbindungen anschließend hinsichtlich ihrer antimikrobiellen Aktivität und ihres Wirkprofils gegenüber bakteriellen Pathogenen. Ziel des gemeinsamen Projekts ist es, strukturelle Merkmale zu identifizieren, die für die antibakterielle Wirkung entscheidend sind, und damit zur Entwicklung neuer antiinfektiver Substanzen beizutragen.