Wie Bakterien Zellen durchlöchern

MÜNCHEN. Porenbildende Toxine gehören zu den häufigsten bakteriellen Giften. Sie greifen Organismen an, indem sie Löcher in der Zellmembran erzeugen. Ein Team der Technischen Universität München (TUM) hat nun den Wirkmechanismus eines dieser Gifte aufgeklärt (Nat Commun 2018; online 8. Mai).

Die Erkenntnisse könnten dazu beitragen, Therapien zu entwickeln oder Pflanzen vor Schäden zu schützen, heißt es in einer Mitteilung der TUM.

Dem Team sei es gelungen, die Wirkungsweise einer Unterart dieser Toxine aufzuklären, bei der zwei Komponenten zusammenwirken, um die Wirkung zu entfalten.

Durch die Kombination kristallografischer und kryo-elektronenmikroskopischer Methoden haben die Forscher, die genaue Molekularstruktur sowohl der löslichen Einzelkomponenten, als auch des Porenkomplexes aufgeklärt.

"Nützliche Erkenntnisse"

"Wir haben herausgefunden, dass nur die eine der beiden Komponenten an die Membran binden kann. Erst in einem zweiten Schritt rekrutiert sie die zweite Komponente und die Fußdomänen beider Proteine zusammen bilden die Grundeinheit der Pore", wird Erstautor Bastian Bräuning in der Mitteilung zitiert.

"Das ist eine neue Art von Mechanismus, aus dem wir viele nützliche Erkenntnisse gewinnen können." Die Struktur des auf diese Weise entstandenen Lochs in der Zellmembran ähnelt dabei einer Krone, deren Zacken aus 40 Untereinheiten der beiden zusammenarbeitenden Partner bestehen.

Die Forscher untersuchten das Zusammenwirken der beiden Partnerproteine an Hand der Gifte von Yersinia enterolitica und Photorhabdus luminescens, einem Bakterium, das in Fadenwürmern lebt und, in Symbiose mit diesen, Insekten angreift. Letzteres ist daher als Mittel gegen Insekten interessant.

Mit Hilfe der neuen Erkenntnisse sei die Entwicklung von Substanzen, die das Zusammenwirken der beiden Komponenten blockieren und so die Porenbildung verhindern, vorstellbar. (eb)