Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bakterien mit eingebautem Thermometer

18.05.2009
HZI-Forscher zeigen, wie Bakterien die Temperatur messen und damit Infektionen steuern.

Bakterien sind Anpassungskünstler: Sobald sie einen Organismus infiziert haben, passen sie ihren Stoffwechsel dem des Wirts an und produzieren Substanzen, die sie vor einer Immunabwehr schützen. Wie sie das machen, ist bei vielen Bakterienarten unbekannt.

Forscher der Arbeitsgruppe "Molekulare Infektionsbiologie" am Braunschweiger Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) und der TU Braunschweig konnten nun erstmals zeigen, dass Bakterien der Gattung Yersinia ein einzigartiges Protein-Thermometer besitzen, das ihnen bei der Infektion hilft, das Protein RovA.

Dabei ist RovA ein Multifunktions-Sensor: Es misst zum einen die Temperatur des Wirts - bestimmt aber auch seine Stoffwechselaktivität und Nährstoffe. Passen diese für das Überleben der Bakterien, schaltet RovA weitere für die Infektion wichtige Gene ein. Die Ergebnisse veröffentlichte jetzt das Wissenschaftsmagazin "PLoS Pathogens" in seiner aktuellen Online-Ausgabe.

Yersinien können verschiedene Krankheiten auslösen: Am bekanntesten ist die Art Yersinia pestis, die im Mittelalter die Pest verursachte. Damals starb rund ein Drittel der Bevölkerung Europas. Die Arten Yersinia enterocolitica und Yersinia pseudotuberculosis rufen Darmentzündung als Folge einer Lebensmittelvergiftung hervor: Die Bakterien infizieren die Darmzellen, es kommt zu schweren Durchfällen. Damit die Yersinien in die Darmzellen eindringen können, besitzen sie auf ihrer Oberfläche das Protein Invasin. Immunzellen erkennen diesen so genannten Virulenzfaktor jedoch leicht als Gefahr und starten eine Immunabwehr dagegen. Um dem auszuweichen, verlieren die Bakterien das Invasin sehr schnell nachdem sie in den Körper eingedrungen sind. Die Keime stellen dann ihren Stoffwechsel um und ernähren sich von den Nährstoffen, die die Wirtszellen bereitstellen. Außerdem produzieren sie Substanzen, die Abwehrzellen des Körpers, wie zum Beispiel Fresszellen, abtöten. Wie Yersinien diese einzelnen Stationen einer Infektion regulieren, wurde bisher kaum verstanden.

Die Forscher um Petra Dersch, Arbeitsgruppenleiterin am HZI, klärten diese Mechanismen nun auf. Eine zentrale Rolle dabei spielt das Protein RovA. Was es so besonders macht: Wie ein Thermometer zeigt es den Bakterien die Temperatur an. Je nachdem, in welcher Umwelt sich die Bakterien befinden, hält es Faktoren für den Start der Infektion bereit oder passt sich an das Leben im Wirt an. "Die Funktionsweise von RovA in dieser Form ist bei Bakterien einzigartig", sagt Petra Dersch.

Wenn Yersinien in der Umwelt bei rund 25°C leben, sorgt RovA dafür, dass die Bakterien immer Invasin auf ihrer Oberfläche bilden. Damit ist sicher gestellt, dass die Yersinien - wenn sie über die Nahrung in den 37°C warmen Darm gelangt sind - sofort in die Darmzellen einwandern können. In dieser wärmeren Umgebung ändert RovA nun seine Form so, dass das Gen für die Invasin-Produktion still gelegt wird. Ohne Invasine auf ihrer Oberfläche sind die Yersinien für das Immunsystem unsichtbar. Durch seine neue Form kann RovA auch zu Aktivierung anderer Gene der Bakterien führen, die den Stoffwechsel der Yersinien an den des Wirts anpassen.

Wie RovA arbeitet und dass es dabei auf Temperaturen reagiert, war bisher unbekannt und stellte die Forscher vor ein Rätsel: "Wir haben sehr lange nach dem Mechanismus gesucht, der die Aktivität von RovA reguliert", sagt Petra Dersch. "Umso überraschender war es dann, dass RovA als Thermometer verschiedene Prozesse steuert und sich dabei selbst reguliert." Am Ende sorgt RovA auch für seinen eigenen Abbau. Waren die ersten Schritte der Infektion erfolgreich, brauchen die Yersinien es nicht mehr: Durch seine veränderte Form bei 37°C können es Enzyme in den Bakterien angreifen und zerschneiden.

Originalartikel: Herbst K, Bujara M, Heroven AK, Opitz W, Weichert M, et al. 2009 Intrinsic Thermal Sensing Controls Proteolysis of Yersinia Virulence Regulator RovA. PLoS Pathog 5(5): e1000435. doi:10.1371/journal.ppat.1000435

Dr. Bastian Dornbach | idw
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-hzi.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wegbereiter für Vitamin A in Reis
21.07.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Pharmakologie - Im Strom der Bläschen
21.07.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten