Infektionen: Kommunikationsweg entdeckt

19. Juli 2013
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Bakterien kommunizieren miteinander über chemische Prozesse und können somit gemeinsam verschiedene Eigenschaften ausbilden. Forscher haben nun einen bakteriellen Kommunikationsweg entdeckt. Dieser könnte ein möglicher Angriffspunkt für neue Medikamente sein.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Kommunikation zwischen Bakterien sehr viel komplexer ist als bislang angenommen“, sagt Studienleiter Ralf Heermann, Mikrobiologe an der Ludwig-Maximilians-Universität München. Verschiedene Bakterien haben auch unterschiedliche Arten zu kommunizieren. Am besten erforscht ist bislang die Kommunikation über N-Acylhomoserinlaktone (AHLs). Diese Signalmoleküle werden durch eine Synthase produziert, die zur LuxI-Proteinfamilie gehört. Das Signal wird von dem dazu passenden LuxR-Rezeptor erkannt, woraufhin die Expression verschiedener Gene verändert wird und die Bakterien bestimmte Eigenschaften bilden. Viele Bakterien besitzen jedoch LuxR-Rezeptoren, aber keine LuxI-Synthase. Diese Rezeptoren werden als LuxR-Solos bezeichnet. Wie die Kommunikation über die LuxR-Solos erfolgt, konnten Ralf Heermann und Helge Bode nun erstmals aufklären. Dafür haben sie das Bakterium Photorhabdus luminescens untersucht, ein für Insekten tödlicher Krankheitserreger.

Neues Signalmolekül

„Wir haben ein neues Signalmolekül entdeckt, das auch biochemisch neuartig produziert wird“, sagt Helge Bode, Merck-Stiftungsprofessor für Molekulare Biotechnologie an der Goethe-Universität Frankfurt. Der LuxR-Rezeptor erkennt nicht AHLs, sondern die alpha-Pyrone als Signalmoleküle, die als Photopyrone bezeichnet werden. Zusätzlich entdeckten die Forscher die Pyron-Synthase (PpyS). Durch diese Kommunikation über die LuxR-Solos erkennen sich die Bakterien und bilden einen Oberflächenfaktor, der sie miteinander verklumpen lässt. Dadurch sind sie bei der Infektion von Insektenlarven von deren Immunsystem weniger angreifbar und töten ihre Opfer schließlich durch die Produktion verschiedener Gifte. „Photorhabdus luminescens ist ein guter Modellorganismus, da er viele Verwandte bei menschlichen Krankheitserregern hat, darunter Kolibakterien wie EHEC und der Pest-Erreger“, sagt Heermann.

Die Ergebnisse sind auch von medizinischem Interesse, da die Kommunikationswege von Bakterien ein möglicher Angriffspunkt für neue Medikamente sind. So könnten spezifische Medikamente entwickelt werden, die die Kommunikation der Bakterien stören, um sie so an der Bildung etwa von Giftstoffen zu hindern. Wenn Krankheitserreger nicht mehr wie bislang durch Antibiotika abgetötet, sondern an der Bildung krankmachender Eigenschaften gehindert werden, würde das die Gefahr von Resistenzbildungen erheblich mindern.

Originalpublikation:

Pyrones as bacterial signaling molecules
Ralf Heermann et al.; Nature Chemical Biology, doi: 10.1038/nchembio.1295; 2013

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1 Kommentar:

Tamara
Tamara

Hallo miteinander,
dass diese Eigenschaft der Bakterien entdeckt wurde, ist ein Segen; wenn auch anzunehmen war, dass dieser Weg der Kommunikation existieren musste, nur bis dato nicht beweisbar war. Nun kann man ja, getrost dem Motto, dass der Modellcharakter hoffentlich greift, auch mal etwas für die zahlreichen und immer zahlreicher werdenden Borreliosebetroffenen tun. Siehe Verwandschaft Pest- und Borreliosebakterien als auch andere Bakterien im weitesten Sinne. Ich hoffe, dass dann der finanzielle Anreiz für alle Parteien groß genug ist, tatsächlich aktiv zu werden und das bisher noch immer heiße Eisen anzufassen. Das würde dann echt under my skin gehen.

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