S. aureus: Kontrollprotein für Toxinbildung erfasst

4. November 2014
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Beim S. aureus entdeckten Mikrobiologen ein neues Regulatorprotein, das die Aktivität von Stoffwechselwegen mit der Toxinbildung verknüpft. Ist der Regulator gehemmt, erhöht sich die Pathogenität des Erregers. Ergebnisse, die künftig helfen könnten, den Keim unschädlich zu machen?

Normalerweise ist das Bakterium Staphylococcus aureus ein Teil unserer bakteriellen Mikroflora. Unter bestimmten Umständen kann es aber schwere, zum Teil lebensbedrohliche Organinfektionen oder Blutvergiftungen hervorrufen. Vor allem die MRSA-Varianten (Methicillin-resistente Staphylococcus aureus), die häufig gegen eine ganze Reihe von Antibiotikaklassen resistent sind, bereiten vielen Kliniken nach wie vor große Probleme.

Was diesen Infektionserreger genau für den Menschen gefährlich macht, untersucht die Arbeitsgruppe um Professor Mathias Herrmann und Privatdozent Markus Bischoff vom Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene am Homburger Uniklinikum. „Viele pathogene Mikroorganismen verknüpfen die Produktion ihrer krankmachenden Faktoren mit zentralen Stoffwechselwegen“, sagt Bischoff. „Sie stellen so sicher, dass diese nur dann produziert werden, wenn sie für ihr Wachstum und Überleben im Wirt von Vorteil sind.“ Bei Staphylococcus aureus ist zum Beispiel schon seit Langem bekannt, dass die Anwesenheit des Kohlenstoffs Glucose die Produktion einer Reihe wichtiger Toxine unterdrückt. „Verantwortlich dafür sind Regulatoren, die mit verschiedenen Molekülen aus Stoffwechselwegen interagieren“, erklärt Bischoff.

Kontrollprotein unterdrückt Bildung des α-Toxins

In einer aktuellen Studie haben sie nun einen neuen Regulator, das Kohlenstoff-Kontrollprotein CcpE, identifiziert. Er ist beispielsweise an zentralen Stoffwechselwegen zur Energiegewinnung beteiligt. Die Wissenschaftler um Bischoff konnten zeigen, dass dieses Molekül die Bildung eines der wichtigsten Toxine dieses Erregers, des α-Toxins, unterdrücken kann. Darüber hinaus haben sie überprüft, was passiert, wenn sie das Kontrollprotein hemmen. „Die Pathogenität hat sich erhöht“, sagt Bischoff weiter. „Im Tierversuch haben wir festgestellt, dass die Erreger deutlich mehr Lungenentzündungen und Hauterkrankungen ausgelöst haben.“

Die neuen Erkenntnisse liefern den Wissenschaftlern Einblicke in die molekularen Mechanismen bei Staphylococcus aureus. „Der Regulator fungiert als ein wichtiges Bindeglied zwischen dem Nährstoffzustand und der Virulenz“, so der Forscher. Die Ergebnisse könnten künftig helfen, Therapieansätze zu entwickeln, um den klinisch relevanten Keim unschädlich zu machen.

Originalpublikation:

The Catabolite Control Protein E (CcpE) Affects Virulence Determinant Production and Pathogenesis of Staphylococcus aureus
Torsten Hartmann et al.; The Journal of Biological Chemistry, doi: 10.1074/jbc.M114.584979; 2014

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