Antworten zur Messung der beta-Lactamase

1. Warum ist dieser Phenolrot-Test auf beta-Lactamasen nicht hoch spezifisch?
   Dieser beta-Lactamasetest ist unspezifisch, da die Messung durch den Umschlag des pH-Indiaktors Phenolrot erfolgt. Ein Umschlag kann durch andere Säuren ausgelöst werden. Andererseits können Puffersubstanzen den Farbumschlag verhindern.
2. Nach welchem Prinzip könnten Hemmstoffe für beta-Lactamasen entwickelt werden?
   Sie sollten den beta-Lactamring enthalten, der vermutlich durch beta-Lactamasen als Substrat erkannt wird. Wenn die Bindung dieser Verbindung an die beta-Lactamase durch Änderungen am Molekül irreversibel wäre, dann wären nur geringe Konzentrationen erforderlich, um die beta-Lactamase-Aktivität vollständig zu hemmen.
   Eine Anternative könnten Peptide sein, da bei der Reaktion der beta-Lactamase formal eine Peptidkette gebildet wird. Siehe dazu die englischsprachige Veröffentlichung.
3. Wie kann ein solcher Hemmmechanismus prinzipiell erklärt werden?
   Das eigentliche Substrat (ein beta-Lactamantibiotikum) und diese Hemmsubstanz konkurrieren um das aktive Zentrum an der beta-Lactamase. Für einen hoch wirksamen Inhibitor ist die benötigte Substanzmenge (Ki) möglichst gering.
4. Wie könnte eine ideale Testsubstanz auf beta-Lactamasen aussehen?
   Wenn nach Spaltung des beta-Lactamrings ein fluoreszierendes Produkt gebildet würde, dann wäre ein spezifischer und gleichzeitig ein hoch empfindlicher Test verfügbar. Fluoreszenz gilt neben der Radioaktivität als besonders empfindliches Nachweisverfahren. Dadurch würden auch die notwendigen Inkubationszeiten verkürzt; das Testergebnis steht schneller zur Verfügung.
5. Wo in den Zellen sollte die beta-Lactamase bei Gram-positiven und bei Gram-negativen Keimen lokalisiert sein?
   Die beta-Lactamase sollte am Ort der Zellwandbiosynthese lokalisiert sein. Daraus ist zu schließen, dass sie an der Zellwand und nicht im Cytoplasma (Zellinneres) zu finden sein wird. Bei Gram-negativen Keimen kommt dafür das so genannte Periplasma in Betracht. Bei Gram-positiven Keimen sollte die beta-Lactamase im Bereich der Zellwand fest verankert sein.
6. Im Medium einer beta-Lactamase-haltigen E. coli-Kultur ist immer beta-Lactamase-Aktivität zu finden. Wie kann dieser Befund erklärt werden?
   Bakterien lysieren. Wenn das Gram-negative E. coli lysiert wird die beta-Lactamase aus dem Periplasma (Raum zwischen der äußeren Membran und der Cytoplasmamembran) freigesetzt.

 

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