Ein Forschungsteam der California Institute of Technology (Caltech) hat den Mechanismus aufgeklärt, mit dem drei verschiedene Bakterienviren (Bakteriophagen) den lebenswichtigen Transporter MurJ blockieren. MurJ ist ein zentraler Baustein beim Aufbau der bakteriellen Zellwand und ein vielversprechendes Ziel für neue Antibiotika. Die Ergebnisse erschienen am 25. Februar 2026 in Nature.
Die Zellwand aus Peptidoglycan verleiht Bakterien Stabilität und Widerstandsfähigkeit gegen inneren Druck. MurJ transportiert als Flippase die Bausteine dieses „Kettenhemdes“ von der Innenseite durch die Membran nach außen. Wird MurJ gehemmt, kann die Zellwand nicht mehr aufgebaut werden – die Bakterien sterben.
Die Caltech-Forscher untersuchten drei einzelsträngige DNA– und RNA-Phagen, die jeweils ein kleines Protein (Single-Gene Lysis Protein, Sgl) produzieren: SglM, SglPP7 und das neu entdeckte SglCJ3. Obwohl diese Sgls evolutionär nicht verwandt sind, blockieren sie MurJ auf bemerkenswert ähnliche Weise: Sie binden alle in einer nach außen gerichteten Konformation (outward-facing) und verhindern die notwendige strukturelle Umklappung des Transporters.
Die Strukturen der MurJ-Sgl-Komplexe wurden mittels Kryo-Elektronenmikroskopie aufgeklärt. Sie zeigen, dass die Sgls eine spezifische Bindungstasche besetzen und MurJ in einer inaktiven Position fixieren. Diese Konvergenz – drei unabhängig voneinander entwickelte Phagenproteine greifen denselben Mechanismus an – unterstreicht nach Ansicht der Forscher, dass MurJ ein besonders attraktives Ziel für Antibiotika ist.
„Evolution ist mächtig – und Bakterien entwickeln schnell Resistenzen“, sagte Seniorautor Bil Clemons, Arthur and Marian Hanisch Memorial Professor of Biochemistry. „Wir brauchen neue Antibiotika. Die Tatsache, dass Phagen MurJ so häufig und ähnlich angreifen, zeigt uns einen klaren Weg.“
Die outward-facing Konformation von MurJ ist von außen zugänglich – ein Vorteil für die Entwicklung kleiner Moleküle als Antibiotika. Die Forscher sehen großes Potenzial darin, die Sgl-Mechanismen als Vorlage für neue Wirkstoffe zu nutzen. Ein Medikament, das MurJ hemmt, könnte Bakterien effektiv abtöten, ohne dass schnell Resistenzen entstehen.
Die Studie entstand in Zusammenarbeit mit Forschenden der Texas A&M University und wurde unter anderem von der Chan Zuckerberg Initiative, den National Institutes of Health, der G. Harold and Leila Y. Mathers Foundation sowie dem Center for Phage Technology gefördert.
Original Paper
Nature
DOI
10.1038/s41586-026-10163-w
Hierbei fixieren drei verschiedene Phagen-Sgl-Proteine die Flippase MurJ in einem nach außen gerichteten Zustand und liefern so eine Vorlage für die Entdeckung von Antibiotika.
Credit:
Juliet Lee
