Salmonellen: Protein schärft Angriffsnadel

16. Mai 2014
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Kleinste Spritzen im Nanomaßstab sind die Waffen der Salmonellen. Forscher zeigten nun, dass ein oft untersuchtes Protein aus dem Salmonellen-Stoffwechsel auch diese Spritzen aktiviert und damit erst die Vermehrung und Ausbreitung im gesamten Körper ermöglicht.

Prof. Dirk Bumann vom Biozentrum der Universität Basel beschäftigt sich schon seit mehreren Jahren mit den Infektionsmechanismen von Salmonellen. Er konnte mit seinem Team nun erstmals zeigen, dass das bakterielle Protein EIIAGlc nicht nur, wie bereits bekannt, für die Aufnahme von Nährstoffen zuständig ist, sondern eine weitere zentrale Rolle bei der Besiedlung des Wirtsorganismus spielt.

Neue Funktion für altbekanntes Protein

Salmonellen besitzen einen ausgefeilten Injektionsapparat, das Typ III-Sekretionssystem. Mit dieser molekularen Nadel injizieren sie Giftstoffe in die Wirtszelle. Diese manipulieren Vorgänge in der Wirtszelle und sorgen damit für optimale Wachstumsbedingungen im Bakterienversteck. Völlig unerwartet haben Bumann und sein Team in dem Protein EIIAGlc nun einen wichtigen Mitspieler in diesem Infektionsgeschehen erkannt. Dem Protein wurden zuvor schon viele Funktionen im bakteriellen Stoffwechsel zugeschrieben wie zum Beispiel die Aufnahme von Zuckermolekülen.

Stabilisiert und aktiviert Injektionsapparat

Aufmerksam machte die Forscher jedoch die Tatsache, dass die Fähigkeit der Salmonellen sich intrazellulär zu vermehren und im Organismus zu streuen bei defektem EIIAGlc komplett verloren ging. Weitere Untersuchungen brachten die Basler Forscher schliesslich auf die richtige Spur. Das Protein EIIAGlc dockt im Bakterium an den Injektionsapparat an, stabilisiert diesen und aktiviert so die Freisetzung der Effektoren. „Wir konnten eindeutig zeigen, dass das EIIAGlc hauptsächlich diese Aktivierungsfunktion hat, während die vielfältigen anderen beschriebenen Stoffwechselfunktionen für das Krankheitsgeschehen eine geringe Rolle spielen“, bringt Bumann seine Ergebnisse auf den Punkt.

 

Schnitt durch eine mit Salmonellen (gelb) infizierte Milz (Rot: rote Blutkörperchen; Blau: Neutrophile). (Bild: Universität Basel, Biozentrum)

Schnitt durch eine mit Salmonellen (gelb) infizierte Milz (Rot: rote Blutkörperchen; Blau: Neutrophile). © Universität Basel, Biozentrum

Zielmolekül für antibiotische Therapie

Jedes Jahr, so schätzt man, erkranken weltweit etwa 16 Millionen Menschen an einer lebensbedrohlichen Salmonelleninfektion, die den gesamten Organismus befällt. Dass sich die Bakterien im Wirt ausbreiten können, hängt dabei stark von der Funktionstüchtigkeit des Injektionssystems ab. „Mit EIIAGlc haben wir einen neuen möglichen therapeutischen Angriffspunkt gefunden“, sagt Bumann. Durch eine Hemmung des Proteins könnte man gezielt den Sekretionsapparat ausser Gefecht setzen. Da dieser vorrangig in Krankheitserregern vorkommt, könnten so Infektionen wirksam und gezielt bekämpft werden, ohne die natürliche Darmflora zu schädigen.

Originalpublikation:

The Central Metabolism Regulator EIIAGlc Switches Salmonella from Growth Arrest to Acute Virulence through Activation of Virulence Factor Secretion
Dirk Bumann et al.; Cell Reports, doi: 10.1016/j.celrep.2014.04.022, 2014

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