Ärzte Zeitung online, 14.06.2010

Wie Bakterien Spritzen bauen

BERLIN (eb). Einige Bakterien verfügen über ein Transportsystem in der Außenmembran, über das sie Virulenzfaktoren direkt in die Wirtszelle injizieren. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut und vom Bundesinstitut für Materialforschung und -prüfung haben jetzt einen Mechanismus geklärt, nach dem dieses Transportsystem zusammengebaut wird.

Wie Bakterien Spritzen bauen

Querschnitt durch Shigella flexneri. Deutlich zu erkennen ist das von den beiden Membranen (orange) eingeschlossene Zellinnere (blau) sowie die nach außen ragenden Nadeln (orange, blau umrandet). © Ulrike Abu Abed, Diane Schad und Michael Kolbe

Einige Bakterien, wie die Erreger von Bakterienruhr, Lebensmittelvergiftung, Typhus und Pest, haben ein besonderes Transportsystem entwickelt, mit dem sie Virulenzfaktoren gezielt in die Wirtszelle einschleusen. Das als Typ-III-Sekretionssystem bezeichnete Transportsystem sieht unter dem Elektronenmikroskop aus wie eine Spritze, wobei der Spritzenkörper in die Bakterienmembran eingebettet ist und die Nadel nach außen weist.

Wie die Bakterien diese Nano-Spritze aufbauen, war bisher weitgehend unbekannt. Den Autoren der vorliegenden Studie ist es jetzt gelungen, den Spritzenapparat im Reagenzglas nachzubauen. Die nähere Untersuchung dieser Vorgänge zeigte, wie die Proteine zu einer Hohlnadel zusammengebaut werden: Das Bakterium synthetisiert die Proteine in seinem Zellinneren, schleust sie durch die Spritze nach außen und setzt sie eines nach dem anderen auf die Spitze der wachsenden Nadel. Auch konnten die Wissenschaftler zeigen, dass die Proteine beim Zusammenbau der Nadel ihre räumliche Struktur ändern. Es gelang ihnen, die Strukturänderungen während des Nadelaufbaus für jede Aminosäure des Proteins genau zu verfolgen (Nature Structural & Molecular Biology, online first, Juni 2010).

Die Erkenntnisse eröffnen einen Ansatzpunkt für die Entwicklung von Medikamenten, die zu einem sehr frühen Zeitpunkt der Infektion wirken könnten. Diese Wirkstoffe könnten bereits den Aufbau der Spritze und das Einschleusen von Virulenzfaktoren in die Wirtszelle verhindern.

Zum Abstract der Originalpublikation "Protein refolding is required for assembly of the type three secretion needle"

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