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Medizin

Verwandte des Pesterregers stark temperaturabhängig

Mittwoch, 22. Februar 2012

Braunschweig – Yersinia pseudo­tuber­culosis, ein weniger aggressiver Verwandter des Pesterregers, löst auch in Deutschland jedes Jahr mehrere Tausend Fälle von Durchfallerkrankungen mit teilweise schweren Folgeerscheinungen aus.

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Wissenschaftler des Braunschweiger Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) haben gemeinsam mit Kollegen der Ruhr-Universität Bochum einen Mecha­nismus entdeckt, wie diese Bakterien ihre Waffen im Wirt anschalten: Yersinien besitzen ein molekulares Thermometer, das nur bei 37 Grad Celsius das krank­machende Programm der Bakterien startet.

Den HZI-Forschern gelang es nun, erstmals über genetische Veränderungen das Thermometer dauerhaft auf eine zu niedrige Temperatur einzustellen, bei der die Bakterien inaktiv bleiben. Die Wissenschaftler publizierten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift PLoS Pathogens (doi:10.1371/journal.ppat.1002518).

In Deutschland werden vor allem Kleinkinder mit diesem nächsten Verwandten des Pesterregers infiziert – meist durch den Verzehr von rohem oder nicht ausreichend gegartem Schweinefleisch.

„Nach der Aufnahme merkt der Erreger durch den Temperaturwechsel, dass er jetzt im Menschen ist“, erklärt Katja Böhme aus der Abteilung „Molekulare Infektionsbiologie“ am HZI. „Im Dünndarm finden die Yersinien dann bestimmte Andockzellen, an die sie mit Rezeptoren binden und so eine Aufnahme ins Gewebe erzwingen“, so Böhmes Kollegin Rebekka Steinmann.

Ist den Bakterien der Eintritt ins Gewebe gelungen, schalten sie ihr Programm um: Nun produzieren sie Faktoren, mit denen sie die Angriffe des menschlichen Immunsystems abwehren und sogar Immunzellen töten können. Als Schalter dient dabei das erwähnte molekulare Thermometer.

Außerhalb des Körpers blockiert der Regulator YmoA das Anti-Immunprogramm von Yersinia. Bei Körpertemperatur wird YmoA jedoch inaktiviert: Dies sorgt dafür, dass Yersinia „auf Angriff schaltet“.

Als Teil des erwähnten Anti-Immunprogramms wird das Gen des Hauptregulators LcrF angeschaltet: Dieser wiederum löst die Produktion einer ganzen Reihe von krankmachenden Faktoren von Yersinia aus.

Auf dem Weg zu jedem Genprodukt, also auch der bakteriellen LcrF, entsteht bekanntlich zuerst eine mRNA. Sie ist eine molekulare Matrize, eine mobile Abschrift des Gens, an die sich die Maschinerie der Proteinproduktion anheften kann. Bei LcrF muss jedoch auch hierfür erst die Temperatur stimmen: Ist die Umgebung kälter als 37 Grad, faltet sich die mRNA-Matrize zusammen, bildet eine Art Knäuel und ist für die Proteinproduktion unzugänglich. Das Abwehrprogramm der Bakterien bleibt dann ausgeschaltet.

„Wir konnten die Temperaturkontrolle von LcrF gleich auf zwei Ebenen beeinflussen“, sagt Böhme. „Zunächst haben wir die Menge von YmoA künstlich gesteigert und so auch das Gen für den Regulator LcrF inaktiviert.“

Das allein reicht allerdings nicht aus, um den Erreger unschädlich zu machen: Die Wissenschaftler konnten trotzdem noch eine Rest-Aktivität von LcrF nachweisen, die auf bereits vorher gebildete mRNAs zurückging. Computersimulationen der mRNA-Moleküle zeigten den Forschern, welche Bereiche für die Faltung und Entfaltung besonders wichtig sind.

„Wir haben dann einzelne Bausteine der LcrF-Matrize ausgetauscht, sodass sie sich auch bei 37 Grad nicht mehr entfalten konnte. Die Bakterien waren dadurch nicht mehr in der Lage, ihr Abwehrprogramm zu starten und konnten vom Immunsystem beseitigt werden“, erklärt Steinmann.

Hier eröffnet sich eine ganz neue Möglichkeit, um Infektionen zu bekämpfen“, sagt Petra Dersch, Leiterin der Abteilung „Molekulare Infektionsbiologie“ am HZI. Ein Molekül, das die mRNA von LcrF wie eine Klammer zusammenhält, würde die Yersinien inaktivieren und sie so dem Immunsystem ausliefern. © hil/aerzteblatt.de

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