Bakterien können ATP durch Phosphorylierung fermentierbarer Kohlenstoffquellen oder durch oxidative Phosphorylierung mit Hilfe der Elektronentransportkette und der ATP-Synthase produzieren. Einige Bakterien können nicht genug Energie durch Phosphorylierung auf Substratebene gewinnen und benötigen oxidative Phosphorylierung für ihr Wachstum. Oligomycine sind Makrolide, welche die oxidative Phosphorylierung in Mitochondrien durch Inhibition der ATP-Synthase hemmen. Sie bilden einen Komplex mit dem Oligomycin-sensitivity-conferring protein, der die F0- und F1-Teile des ATP-Synthase-Komplexes entkoppelt und den Protonentransfer durch die innere Mitochondrienmembran stört (Abbildung 1). Dies ist hochgradig zytotoxisch und wird daher meist als biologische Sonde genutzt, um die oxidative Phosphorylierung und verschiedene mitochondriale Prozesse zu untersuchen. Da die ATP-Synthase jedoch eine entscheidende Rolle im bakteriellen Wachstum und Stoffwechsel spielt, wurden hochselektive Inhibitoren wie das Diarylchinolin TMC207, das nur auf die mykobakterielle ATP-Synthase abzielt, zur Behandlung von arzneimittelresistenter M. tuberculosis entwickelt. Clofazimin zielt auf die Typ-II-NADH-Dehydrogenase (NDH-2), den Eintrittspunkt der Elektronen in die Atmungskette der Mykobakterien. Später im Stoffwechselweg unterbricht Pyrazinamid die Chemiosmotische Kopplung in Mykobakterien.
Abbildung 1: Antibiotika beeinflussen verschiedene Stadien der oxidativen Phosphorylierung in Mykobakterien.