Strukturen zum DNA-Transfer entschlüsselt

FRANKFURT / MAIN. Forschern ist es gelungen, eine Struktur zur Verbreitung von Resistenzgenen bei Bakterien zu entschlüsseln. Multiresistente Keime entstehen ja durch den Transfer von Resistenzgenen und Virulenzfaktoren von einem Bakterium auf ein anderes.

Der wichtigste Mechanismus ist dabei der Transfer freier DNA ohne Zell-Zell-Kontakt, da dieser auch über die Artgrenzen hinweg erfolgt.

Die Wissenschaftler der Uni Frankfurt und des Max-Planck-Instituts für Biophysik haben nun die Vermutung bestätigt, dass lange Härchen-artige Strukturen für den DNA-Transfer verantwortlich sind, teilt die Uni Frankfurt mit.

Diese Strukturen durchspannen die gesamte Zellperipherie und reichen mit einer Länge, die das Vielfache einer Bakterie erreichen kann, ins Ökosystem.

Im Modelorganismus Thermus thermophilus haben die Forscher die Struktur des Typ-IV-Pilus und des Portals dieses DNA-Transporters mithilfe der Cryo-Tomographie sichtbar gemacht (eLife 2015; online 21. Mai).

Der detektierte DNA-Transporter durchspannt die gesamte Zellperipherie und ist etwa 35 Nanometer lang und 15 Nanometer breit. Der Komplex liege in zwei Konformationen vor, einer geschlossenen und einer offenen. Dabei fanden sie zwei Portale, die sich entweder beide gleichzeitig öffnen oder schließen.

Die koordinierte Dynamik dieser Portale sei entscheidend für den Durchtritt der Pili und somit für die Aufnahme freier DNA aus der Umgebung.

Durch das Öffnen und Schließen der beiden Portale ändert sich auch die räumliche Struktur weiter entfernter Proteine, darunter die der Kraftwerke des DNA-Translokators, welche die Energie für den Transport der DNA bereitstellen.

Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, Hemmstoffe zur Inhibition des DNA-Transfers und damit zur Verhinderung der Ausbreitung von Resistenzgenen zu entwickeln. (eb)