Legionellen zapfen Material von Immunzellen an

27. Juli 2010
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Legionella pneumophila verursacht Lungenentzündungen. Das Bakterium geht dabei raffiniert vor: Es dringt in Zellen des Immunsystems ein und injiziert Proteine, die in zelluläre Prozesse eingreifen. Forscher haben nun herausgefunden, wie Legionella die Zellen reprogrammiert.

Während einer Legionellen-Infektion werden die Bakterien von Immunzellen aufgenommen und im Zellinneren von einer Membran umgeben. Legionella schützt sich vor der Zerstörung, indem es Proteine freisetzt, die die menschliche Zelle umprogrammieren und für ihre eigenen Zwecke ausbeutet. Eines dieser Proteine ist DrrA. In vorangegangen Arbeiten konnte gezeigt werden, dass DrrA den Materialtransport in menschlichen Zellen in Richtung des Erregers umleitet. DrrA nutzt dafür sogenannte Rab-Proteine.

Rab-Proteine sind Schaltermoleküle, die Transportvesikel innerhalb der Zellen koordinieren. Sie sorgen damit dafür, dass diese membranumhüllten Bläschen zur richtigen Zeit an den richtigen Ort gelangen. Von den insgesamt 60 unterschiedlichen Rab-Proteinen funktioniert DrrA speziell das Rab1-Molekül für seine Zwecke um: Es deponiert Rab1 an der bakterienumgebenden Membran und aktiviert es. Dadurch wird der Materialtransport der menschlichen Zelle teilweise zum Vesikel mit dem Bakterium geleitet.

Eine strukturelle und biochemische Analyse von DrrA führte die Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für molekulare Physiologie in Dortmund zu einem überraschenden Ergebnis: DrrA kann Rab1 nicht nur aktivieren, es scheint den aktivierten Zustand auch verlängern zu können. Dazu blockiert DrrA das Abschalten von Rab1 und die notwendige Erkennungsstelle für regulatorische Proteine, indem es ein AMP-Molekül an Rab1 anlagert. „Die permanente Aktivierung von Rab1 durch DrrA könnte für einen verstärkten Materialtransport in Richtung Legionella sorgen und damit sein Überleben unterstützen“, folgert Aymelt Itzen vom Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie.

„Die vorliegenden Ergebnisse sind ein Beispiel dafür, wie die molekulare Analyse bakterieller Erkrankungen nicht nur dabei helfen kann, die zellulären Mechanismen einer Infektion zu verstehen, sondern auch die Funktionsweise gesunder Zellen“, erklärt Roger Goody vom Dortmunder Max-Planck-Institut. Im Falle der Legionärskrankheit offenbart die Untersuchung des Bakterienproteins DrrA, wie ein menschliches regulatorisches Protein (Rab1) gezielt aktiviert und aktiv gehalten wird. Dies wirft die Frage auf, ob Legionella eine derartige Art der Regulation erfunden hat oder ob auch gesunde Zellen den Materialtransport auf eine ähnliche, bislang unbekannte Weise steuern können.

Originalarbeit:
The Legionella Effector Protein DrrA AMPylates the Membrane Traffic Regulator Rab1b
R.S. Goody et al.,Science
22. Juli 2010 [Epub ahead of print]

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