Bassler ist Professor an der Princeton University und Prüfarzt des Howard Hughes Medical Institute. Michael R. Silverman ist emeritierter Professor des Agouron Institute in La Jolla.
Die beiden Forscher werden für ihre bahnbrechenden Entdeckungen zum bakteriellen "Quorum Sensing", was sich auf ausgeklügelte Systeme der Zell-zu-Zell-Kommunikation bezieht, die Bakterien verwenden, um das Gruppenverhalten zu koordinieren.
Die Preisverleihung in der Paulskirche, die traditionell am 14. März stattfindet. Geburtstag von Paul Ehrlich, wurde wegen der Corona-Pandemie verschoben. Stattdessen, Bassler und Silverman werden die Auszeichnung bei der Preisverleihung 2022 entgegennehmen.
"Silverman und Bassler haben gezeigt, dass wie bei mehrzelligen Organismen, Kollektives Verhalten ist die Regel bei Bakterien, eher die Ausnahme, “ schrieb der Wissenschaftsrat zur Begründung seiner Entscheidung. „Bakterien sprechen miteinander, sie belauschen andere Bakterien, und sie können sogar ihre Kräfte bündeln. Aber:Dieses allgegenwärtige Geschwätz, deren molekulare Grundlagen von Bassler und Silverman entdeckt wurden, stellt auch eine bisher nicht geschätzte Achillesferse im Kampf gegen schädliche Mikroben dar. Anstatt Bakterien mit Antibiotika abzutöten, Es können Substanzen entwickelt werden, die die bakterielle Kommunikation stören und deren kollektive Fitness effektiv reduzieren. Die Forschung der Preisträger hat damit erhebliche Relevanz für die Medizin.“
Bakterien sind äußerst kommunikativ. Sie senden und empfangen chemische Botschaften, um herauszufinden, ob sie allein sind oder ob zusätzliche Mitglieder ihrer oder anderer Spezies in der Nachbarschaftsgemeinschaft vorhanden sind. Um eine Zählung der Zellzahlen durchzuführen, Bakterien produzieren und setzen chemische Signalmoleküle frei, die sich mit zunehmender Zellzahl anreichern.
Wenn ein Schwellenwert des chemischen Signals erreicht wird, die Bakterien erkennen ihre Anwesenheit. Als Antwort darauf, einstimmig, Bakterien nehmen Verhaltensweisen an, die nur dann produktiv sind, wenn sie von der Gruppe synchron ausgeführt werden, aber nicht, wenn es von einem einzelnen Bakterium inszeniert wird, das isoliert wirkt. Dieser chemische Kommunikationsprozess wird als Quorum Sensing bezeichnet und steuert Hunderte von kollektiven Aktivitäten im gesamten Bakterienreich.
In den 1980er Jahren, Silverman entdeckte den ersten Quorum-Sensing-Schaltkreis im biolumineszenten marinen Bakterium Vibrio fischeri. Er identifizierte die Gene und Proteine, die die Produktion und den Nachweis des extrazellulären Signalmoleküls ermöglichen.
Er definierte, wie die Komponenten funktionieren, um kollektives Verhalten zu fördern. Im Fall von Vibrio fischeri, gruppenweites Verhalten ist die Produktion von blau-grüner Biolumineszenz.
Heute, Wir wissen, dass Quorum Sensing in der Bakterienwelt die Norm ist. In der Tat, Es gibt Tausende von Bakterienarten, deren Gene nahezu identisch mit denen sind, die Silverman entdeckt hat. In all diesen Fällen, Diese Komponenten ermöglichen es Bakterien, sich an Gruppenverhalten zu beteiligen.
In den frühen 1990er Jahren, Bonnie Bassler bewies, dass Bakterien "mehrsprachig" sind und sich mit mehreren chemischen Signalmolekülen unterhalten. Ein Kommunikationsmolekül, das Bassler entdeckte und Autoinducer-2 nannte, ermöglicht es Bakterien, über Artengrenzen hinweg zu kommunizieren.
Sie fuhr fort, zu zeigen, dass Bakterien Quorum-Sensing-vermittelte Kommunikation nutzen, um sich von anderen zu unterscheiden. zeigt, dass eine ausgeklügelte Eigenschaft, von der man annimmt, dass sie in den Zuständigkeitsbereich höherer Organismen fällt, in der Tat, vor Milliarden von Jahren in Bakterien entwickelt.
In den vergangenen Jahren, Bassler hat gezeigt, dass Quorum Sensing Königreichsgrenzen als Viren und Wirtszellen überschreitet. einschließlich menschlicher Zellen, Beteiligen Sie sich an diesem allgegenwärtigen Geplauder.
Sie und andere Forscher zeigten auch, dass pathogene Bakterien auf Quorum Sensing angewiesen sind, um virulent zu sein. Bassler entwickelte Anti-Quorum-Sensing-Strategien, die in Tiermodellen, Infektion durch bakterielle Krankheitserreger von globaler Bedeutung zu stoppen.
Die volle Bedeutung der Entdeckungen der beiden Preisträger für Mikrobiologie und Medizin wurde erst vor kurzem erkannt. Jahrzehntelange akribische und akribische Arbeit, zeigten, dass im Wesentlichen alle Bakterien die Kunst der Zell-Zell-Kommunikation beherrschen. Was mit der Arbeit an Vibrio fischeri und Vibro harveyi begann, führte zu einem grundlegenden Perspektivwechsel in der Bakteriologie, und eröffnet jetzt neue und noch nie dagewesene Möglichkeiten im Umgang mit Antibiotikaresistenzen ".
Thomas Böhm, Professor und Direktor, Vorsitzender des Wissenschaftlichen Rates, Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik
Kurzbiographie Prof. Dr. Bonnie L. Bassler Ph.D. (58).
Bonnie Bassler ist Mikrobiologin. Sie studierte Biochemie an der University of California in Davis und erhielt ihren Ph.D. von der Johns Hopkins University in Baltimore. 1990 trat sie als Postdoktorandin in das Labor von Michael Silverman am Agouron Institute in La Jolla ein.
Sie ist seit 1994 an der Princeton University. Bonnie Bassler ist Mitglied der National Academy of Sciences, die Nationale Akademie für Medizin, und die Königliche Gesellschaft. Sie ist Forscherin am Howard Hughes Medical Institute und Squibb-Professorin und Vorsitzende des Department of Molecular Biology an der Princeton University. Präsident Obama hat sie für sechs Jahre in das National Science Board der Vereinigten Staaten berufen. Sie hat mehr als zwanzig renommierte nationale und internationale Auszeichnungen erhalten.
Kurzbiographie Professor Michael R. Silverman, Ph.D. (77).
Michael Silverman ist Mikrobiologe. Er studierte Chemie und Bakteriologie an der University of Nebraska in Lincoln und erhielt seinen Ph.D. 1972 von der University of California in San Diego. In der Zeit von 1972-1982, Silverman leistete bahnbrechende Beiträge zum Verständnis der bakteriellen Motilität und Chemotaxis. Von 1982 bis zu seiner Pensionierung er arbeitete am Agouron Institute in La Jolla, von denen er Mitbegründer ist.
Der Paul Ehrlich und Ludwig Darmstaedter-Preis wird traditionell an Paul Ehrlichs Geburtstag verliehen. 14. März, in der Paulskirche, Frankfurt. Er ehrt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die sich um das Forschungsgebiet von Paul Ehrlich verdient gemacht haben, insbesondere Immunologie, Krebsforschung, Mikrobiologie, und Chemotherapie.
Der Preis, die seit 1952 verliehen wird, wird vom Bundesministerium für Gesundheit finanziert, das Land Hessen, der Verband forschender pharmazeutischer Unternehmen vfa e.V. und zweckgebundene Spenden folgender Firmen, Stiftungen und Organisationen:Else Kröner-Fresenius-Stiftung, Sanofi-Aventis Deutschland GmbH, CH. Boehringer Pharma GmbH &Co.
KG, Biotest AG, Hans und Wolfgang Schleussner-Stiftung, Fresenius SE &Co. KGaA, F. Hoffmann-LaRoche GmbH, Grünenthal GmbH, Janssen-Cilag GmbH, Merck KGaA, Bayer AG, Holtzbrinck Verlagsgruppe, AbbVie Deutschland GmbH &Co. KG, die Baden-Württembergische Bank, B. Metzler seel. Sohn &Co. und Goethe-Universität. Die Preisträger werden vom Wissenschaftlichen Rat der Paul-Ehrlich-Stiftung ausgewählt.
Die Paul-Ehrlich-Stiftung ist eine rechtlich unselbständige Stiftung, die vom Verein der Freunde und Förderer der Goethe-Universität treuhänderisch verwaltet wird. Frankfurt. Der Ehrenvorsitzende der Stiftung, die 1929 von Hedwig Ehrlich gegründet wurde, ist Professorin Dr. Katja Becker, Präsident der Deutschen Forschungsgemeinschaft, der auch die gewählten Mitglieder des Wissenschaftlichen Rates und des Kuratoriums ernennt.
Vorsitzender des Wissenschaftlichen Beirats ist Professor Thomas Böhm, Direktor am Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik in Freiburg, Vorsitzender des Kuratoriums ist Professor Dr. Jochen Maas, Leiter Forschung und Entwicklung und Mitglied der Geschäftsführung, Sanofi-Aventis Deutschland GmbH. Professor Wilhelm Bender, in seiner Funktion als Vorsitzender des Vereins der Freunde und Förderer der Goethe-Universität, ist Mitglied des Wissenschaftlichen Rates. Der Präsident der Goethe-Universität ist zugleich Mitglied des Kuratoriums.
Bakterien kommunizieren miteinander und koordinieren ihr Verhalten, um Leistungen zu erbringen, die von einem einzelnen Bakterium allein nicht erreicht werden könnten. Sogar Viren, die Bakterienzellen und Zellen höherer Organismen infizieren, einschließlich menschlicher Zellen, stimmen Sie sich auf dieses allgegenwärtige bakterielle Geplauder ein. Die Manipulation dieser Polyphonie bietet neue Möglichkeiten, uns gegen bakterielle Krankheitserreger zu verteidigen, indem sie ihre Zell-zu-Zell-Kommunikationsfähigkeiten stören.
Wie informiert sich ein einzelnes Bakterium und reagiert angemessen auf eine überfüllte und vielfältige Gemeinschaft? Gibt es noch andere Bakterienarten? Wenn ja, sind sie Freund oder Feind? Was ist mit Organismen aus anderen Bereichen wie Viren und Menschen?
Bakterien, die ältesten lebenden Organismen der Erde, Informationen über die Nachbarschaft sammeln, um herauszufinden, ob es sinnvoll ist, an gemeinsamen Aktivitäten teilzunehmen. Auf diese Weise, Bakteriengruppen profitieren, die einem einzelnen isoliert wirkenden Bakterium nicht möglich sind.
Um dieses Kunststück zu erreichen, Bakterien nutzen chemische Kommunikation, ein Prozess namens Quorum Sensing, die sie über die Anzahl und Identität anderer Organismen in der Nähe informiert.
Der diesjährige Paul Ehrlich und Ludwig Darmstaedter Preis ehrt zwei amerikanische Wissenschaftler für ihre Entdeckung der molekularen Grundlagen der bakteriellen Zell-zu-Zell-Kommunikation:Professor Michael R. Silverman Ph.D., Emeritus des Agouron Institute in La Jolla CA, und Professor Bonnie L. Bassler Ph.D. der Princeton University und des Howard Hughes Medical Institute.
Vor der Entdeckung der Zell-zu-Zell-Kommunikation bei Bakterien diese alten einzelligen Organismen wurden als Einzelgänger angesehen, deren primitiver Lebensstil hauptsächlich darin bestand, ihre Nachkommen zu teilen und zu zerstreuen.
Die Fähigkeit, mit ihresgleichen zu kommunizieren, andere Bakterienarten, Viren, und Wirtsorganismen war unvorstellbar. Heute, dank der bahnbrechenden Forschungen von Silverman und Bassler, Wir wissen, dass solch ausgeklügelte Kommunikationsfähigkeiten in der Bakterienwelt die Norm sind.
Die Entdeckungen begannen in den 1970er Jahren mit einer Beobachtung des verstorbenen amerikanischen Wissenschaftlers Woody Hastings. Er zeigte, dass das biolumineszierende marine Bakterium Vibrio fischeri nur dann im Dunkeln leuchtet, wenn es eine bestimmte Zelldichte erreicht hat.
Aber woher „wusste“ Vibrio fischeri, wann Licht zu erzeugen und wann dunkel zu bleiben? Hastings und seine Mentees zeigten, dass Vibrio fischeri ein Molekül produziert und freisetzt, dass das Team einen "Autoinducer" nannte, die sich in der Umwelt anreichert, wenn die Bakterien die Zellzahl erhöhen. Wenn der Autoinducer einen Schwellenwert erreicht, es warnt die Vibrio fischeri-Bakterien, dass sie Nachbarn in der Nähe haben, und im Einklang, Alle Bakterien machen Licht.
Der molekulare Mechanismus, der der synchronen Lichterzeugung durch Vibrio fischeri zugrunde liegt, blieb mysteriös, bis Michael Silverman, zusammen mit seiner Doktorandin JoAnne Engebrecht, war fasziniert von der Möglichkeit kollektiven Verhaltens bei Bakterien.
Sie argumentierten, dass durch den Einsatz molekulargenetischer Techniken, Sie konnten das Biolumineszenzsystem Vibrio fischeri in Labor Escherichia coli rekonstruieren und die Gene und Proteine identifizieren, die die Lichtproduktion steuern. Entscheidend, Diese Strategie enthüllte das Enzym, das für die Herstellung des Autoinduktor-Moleküls erforderlich ist, und das Rezeptorprotein, dessen Aufgabe es ist, den Aufbau des Autoinduktors zu überwachen, und als Antwort, initiieren die bevölkerungsweite Produktion von blau-grünem Licht.
Silvermans Experiment lieferte den ersten molekularen Mechanismus, der einem bakteriellen Gruppenverhalten zugrunde liegt. Heute, Es gibt Tausende von Bakterienarten, von denen bekannt ist, dass sie Gene besitzen, die mit den von Silverman entdeckten fast identisch sind. In all diesen Fällen, Diese Komponenten ermöglichen es den Bakterien, sich an Gruppenverhalten zu beteiligen. Dieser chemische Kommunikationsprozess wird heute als Quorum Sensing bezeichnet.
Bonnie Bassler trat 1990 nach Abschluss ihrer Doktorarbeit in Silvermans Labor ein. Sie war neugierig, ob die Zell-Zell-Kommunikation mehr sein könnte als die von Silverman in Vibrio fischeri entdeckten Komponenten. Bassler begann ihre Untersuchungen in Silvermans Labor mit einem nahen Verwandten von Vibrio fischeri, ein lichtproduzierendes Bakterium namens Vibrio harveyi, von dem bekannt war, dass es einen abwechslungsreicheren und exotischeren Lebensstil hat als Vibrio fischeri.
Bassler und Silverman entdeckten, dass Vibrio harveyi über mehrere Quorum-Sensing-Systeme verfügte, und dass mehr als ein Autoinducer für die Kommunikation verwendet wird. In ihrer selbstständigen Karriere Bassler identifizierte das neue Vibrio harveyi-Molekül und nannte es Autoinducer-2.
Sie fand heraus, dass Autoinducer-2 weitgehend in der Bakterienwelt hergestellt wird. Bemerkenswert, anstatt Bakterien über ihre eigenen Zellzahlen zu informieren, autoinducer-2 informiert sie über die Zellzahl anderer Bakterienarten in der Umgebung.
Daher, Bassler zeigte, dass Bakterien sich über Artengrenzen hinweg mit einer universellen Sprache, ähnlich dem Esperanto, unterhalten können. Diese Entdeckung ergab, dass ähnlich wie Zellen in höheren Organismen, Bakterien unterscheiden sich von anderen. Bassler demonstrierte weiter, dass es die Norm für Bakterien ist, "mehrsprachig" zu sein, und sie verwenden häufig Kombinationen mehrerer Autoinduktoren, um eine Selbstzählung durchzuführen. verwandte Verwandte, und nicht verwandt. Basierend auf den Informationen, die sie aus diesen chemischen Mischungen erhalten, und ob benachbarte Bakterien Verbündete oder Feinde sind, Bakterien führen in geeigneter Weise eine Vielzahl von offensiven oder defensiven kollektiven Verhaltensweisen aus.
In jüngerer Zeit, Bassler entdeckte, dass Viren das Quorum Sensing von Bakterien belauschen und sich menschliche Darmzellen mit Mikrobiom-Bakterien verbünden. die Gemeinschaft von Bakterien, die von Natur aus im Darm leben, um ein weiteres neues Quorum-Sensing-Molekül zu synthetisieren, das verwendet wird, um sowohl die menschliche als auch die Mikrobiom-Gemeinschaft gegen eindringende Krankheitserreger zu verteidigen. Daher, Basslers Arbeit hat gezeigt, dass Quorum Sensing Königreichsgrenzen als Viren und höhere Organismen überschreitet. einschließlich menschlicher Wirte, an diesen chemischen Gesprächen teilnehmen.
Die Arbeit von Silverman und Bassler revolutionierte das Verständnis von mikrobiellen Gemeinschaften, eine bahnbrechende leistung, deren grundsätzliche relevanz nach jahrzehntelanger hartnäckiger arbeit verbunden mit exzellenten publikationen heute anerkannt wird.
Jahrzehnte nach den ersten Entdeckungen man dachte, dass Quorum Sensing einfach ein idiosynkratisches Phänomen sei, das auf obskure biolumineszierende Bakterien beschränkt sei. Jedoch, Was wie eine isolierte Kuriosität aussah, erwies sich in der Bakterienwelt als universell.
Die medizinische Bedeutung dieser Befunde ist nun offensichtlich. Bassler und andere Forscher zeigten, dass Quorum Sensing die Virulenz in krankheitserregenden Bakterien kontrolliert. Bassler war der erste, der Anti-Quorum-Sensing-Strategien entwickelt und erfolgreich in Tiermodellen eingesetzt hat, um die Infektion durch Krankheitserreger von globaler Bedeutung zu stoppen.
Solche Ergebnisse legen nahe, dass es möglich sein könnte, völlig neue und dringend benötigte antimikrobielle Therapien zu entwickeln, die das Quorum Sensing stören, anstatt Bakterien abzutöten, wie dies bei herkömmlichen Antibiotika der Fall ist. Deswegen, die Preisträger werden nicht nur für ihre grundlegenden Entdeckungen in Bezug auf die molekulare Natur der Zell-Zell-Kommunikation von Bakterien geehrt, Sie sind aber auch für das enorme Potenzial ihrer Forschung bei der Behandlung von Infektionen bekannt, die durch Bakterien verursacht werden, die gegen herkömmliche Antibiotika resistent sind.
Inzwischen werden erhebliche Anstrengungen unternommen, um diese Konzepte in die Praxis umzusetzen. Zuletzt, Quorum-Sensing-Modulationsstrategien könnten auch eingesetzt werden, um nützliche bakterielle Prozesse zu nutzen, zum Beispiel, um die gesundheitsfördernde Wirkung von Mikrobiom-Bakterien, die sich im menschlichen Darm oder auf der Haut befinden, zu verstärken.
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