Heidelberg - Physikern der Universität Heidelberg gelang ein erster Schritt, um künftig systematisch den Einfluss von Ionen auf die Wechselwirkung von Bakterien mit verschiedenen Biomolekülen zu untersuchen: In Zusammenarbeit mit anderen Forschern in Deutschland, Frankreich und Kanada konnten die Wissenschaftler am Institut für Physikalische Chemie die Ionen-Menge und ihre Verteilung an einer Oberfläche aus bakteriellen Membranlipiden bestimmen. Dies gab die Universität nun bekannt. 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 Peptiden. Die Ergebnisse der Arbeiten wurden in der Wissenschaftszeitschrift PNAS veröffentlicht.

Hintergrund

Die Wechselwirkungen von Bakterien mit verschiedenen Biomolekülen werden schon länger intensiv erforscht. So können beispielsweise antimikrobielle Peptide Bakterien abtöten, wobei aber die Anwesenheit bestimmter Ionen wie etwa Kalzium die Bakterien vor diesem Angriff schützt. 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.

Bestimmung

Die Forschergruppe konnte nun präzise die Menge und Verteilung verschiedener Ionensorten bestimmen. Dies gelang ihnen mit Röntgenfluoreszenzmessungen an der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle ESRF in Grenoble (Frankreich). Die Forscher beleuchteten eine Schicht bakterieller Membranlipide, sogenannter Lipopolysaccharide, an einer Wasseroberfläche mit einem Röntgenstrahl bei kleinen Einfallswinkeln. So wurden zunächst nur die Ionen nahe der Oberfläche zum Aussenden von Fluoreszenz, der Emission von charakteristischer elektromagnetischer Strahlung, angeregt. Mit steigendem Einfallswinkel vergrößerte sich der Bereich, in dem die Fluoreszenzanregung stattfand. Aus der Winkelabhängigkeit der Fluoreszenzintensität konnten die Wissenschaftler die Verteilung der Ionen genau rekonstruieren. (red)