Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bakterien-Gift stellt Weichen auf Infektion

08.11.2013
Wissenschaftler klären Rolle eines Erreger-Moleküls auf

Für mehr als fünf Millionen Menschen haben Magen-Darm-Erkrankungen jedes Jahr tödliche Folgen.


Yersinien (in blau) verursachen schwerwiegende Infektionen. HZI/Manfred Rohde

Braunschweiger Forscher haben jetzt herausgefunden, was einen Stamm von Yersinia pseudotuberculosis – einer der Hauptverursacher dieser Infektionen – so gefährlich macht:

Die Bakterien produzieren ein Molekül namens CNFy, das ihnen die Infektion erleichtert. Es verändert die Wirtszellen in einer Weise, dass der Injektionsapparat von Yersinia, der Giftstoffe in die Zellen spritzt, effektiver arbeiten kann. Dies verstärkt die Infektion und führt zu Entzündungen des Gewebes.

Ob eine Immunzelle sich teilt, andere Immunzellen alarmiert oder stirbt – Prozesse wie diese werden in unserem Immunsystem streng kontrolliert. Einfluss auf ihren Ablauf haben „molekulare Schalter“, die gewissermaßen die Weichen für die unterschiedlichen Wege stellen. Angesichts des evolutionären Wettstreits zwischen dem Immunsystem und den Mikroben sind Wissenschaftler nicht überrascht, dass Bakterien Substanzen entwickelt haben, um die Weichenstellung zu ihrem Vorteil zu beeinflussen.

Eine solche Substanz haben Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig und der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) genauer untersucht. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in der amerikanischen Fachzeitschrift PLOS Pathogens. Das Team um Prof. Petra Dersch, Leiterin der Abteilung Molekulare Infektionsbiologie am HZI, wurde auf das Molekül namens CNFy aufmerksam, weil das Bakterium Yersinia pseudotuberculosis es in großen Mengen produziert.

Yersinia pseudotuberculosis wird über verunreinigte Lebensmittel übertragen und kann Magen-Darm-Erkrankungen hervorrufen. Allerdings verfügen nicht alle Stämme über CNFy. Daher nahmen Wissenschaftler bislang an, es spiele keine große Rolle. Dass dies ein Irrtum ist, hat das interdisziplinäre Team nun gezeigt. „Bakterien stellen nur Moleküle her, die ihnen nutzen. Daher hat uns interessiert, wozu Yersinia CNFy benötigt“, sagt Dersch.

Um das herauszufinden, haben die Wissenschaftler einen Stamm, der normalerweise CNFy bildet, genetisch so verändert, dass er das Molekül nicht mehr produzieren kann. „Das veränderte Bakterium war nicht mehr in der Lage, dem Immunsystem des Wirtsorganismus zu entkommen und konnte keine Krankheit hervorrufen“, berichtet Janina Schweer, Doktorandin am HZI.

Das ist erstaunlich, denn die Bakterien haben durchaus weitere krankmachende Eigenschaften in ihrem Repertoire: Sie verfügen über große Molekülkomplexe, mit denen sie – ähnlich wie mit einer Spritze – krankheitsfördernde Substanzen in die Wirtszelle transportieren. Normalerweise ein sehr effektives Mittel, um eine Infektion voranzutreiben. „Es scheint, als sei dieser Mechanismus in einigen Yersinien nicht ausreichend aktiv. Offenbar braucht der untersuchte Yersinien-Stamm CNFy, damit seine „molekularen Spritzen“ genug Wirkstoffe in Immunzellen injizieren können“, erklärt Prof. Jochen Hühn, Leiter der Abteilung Experimentelle Immunologie am HZI.

Diese Wirkstoffe, oft Gifte, schaden den Immunzellen. Viele der Substanzen lösen den Tod der Zelle aus. Das erleichtert Yersinia die Ausbreitung im infizierten Organismus. Bei fortgeschrittener Infektion kommt es zudem zu Entzündungen und einer Schädigung des Gewebes.

Die Forscher haben auch den „molekularen Schalter“ identifiziert, den CNFy umlegt, um die dramatischen Folgen hervorzurufen: Es handelt sich um die sogenannten kleinen Rho GTPasen. Diese Enzyme setzen ganze Kaskaden von Ereignissen in Gang, beispielsweise Veränderungen des Zellskeletts. Dadurch entstehen Poren in der Zelloberfläche, durch die bakteriellen Spritzen leichter Wirkstoffe in die Zelle transportieren können. Auch der beobachtete Zelltod der Immunzellen wird durch Rho GTPasen eingeleitet.

„Wir haben hier einen cleveren Schachzug von Yersinia pseudotuberculosis aufgedeckt. Mit CNFy braucht das Bakterium nur ein einzelnes Protein, das die Zelle so aktiviert, dass der Injektionsapparat effektiver arbeiten kann“, erklärt Dersch. „Es stellt die Weichen auf Infektion.“

Die aktuelle Studie zeigt, dass CNFy für Yersinia sehr wichtig ist. Gleichzeitig unterstreicht sie die zentrale Rolle des Injektionsapparates, der durch CNFy verstärkt zum Einsatz kommt – er ist und bleibt ein wichtiges therapeutisches Angriffsziel, um die Infektion einzudämmen.

Originalpublikation:
Janina Schweer, Devesha Kulkarni, Annika Kochut, Jörn Pezoldt, Fabio Pisano, Marina C. Pils, Harald Genth, Jochen Hühn und Petra Dersch
The cytotoxic necrotizing factor of Yersinia pseudotuberculosis (CNFy) enhances inflammation and Yop delivery during infection by activation of Rho GTPases.

PLOS Pathogens, 2013

Gastrointestinale Infektionen lösen ein weites Spektrum an Darmerkrankungen aus. Auslöser sind unter anderem Yersinien. Die Abteilung „Molekulare Infektionsbiologie“ erforscht, wie sich diese Bakterien an die Darmzellen anheften und wie sie sich im Körper verbreiten.

Die Abteilung „Experimentelle Immunologie“ am HZI untersucht, wie Immunzellen entstehen und welche molekularen und zellulären Mechanismen das Immunsystem im Gleichgewicht halten. Besonderes Augenmerk legen die Wissenschaftler dabei auf die Rolle der sogenannten regulatorischen T-Zellen.

Das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI)
Am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) untersuchen Wissenschaftler die Mechanismen von Infektionen und ihrer Abwehr. Was Bakterien oder Viren zu Krankheitserregern macht: Das zu verstehen soll den Schlüssel zur Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe liefern.

http://www.helmholtz-hzi.de

Dr. Birgit Manno | Helmholtz-Zentrum
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-hzi.de
http://www.helmholtz-hzi.de/de/aktuelles/news/ansicht/article/complete/bakterien_gift_stellt_weichen_auf_infektion/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Genetische Vielfalt schützt vor Krankheiten
23.05.2018 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

nachricht Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt
22.05.2018 | Technische 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: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Im Focus: Achema 2018: Neues Kamerasystem überwacht Destillation und hilft beim Energiesparen

Um chemische Gemische in ihre Einzelbestandteile aufzutrennen, ist in der Industrie die energieaufwendige Destillation gängig, etwa bei der Raffinerie von Rohöl. Forscher der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) entwickeln ein Kamerasystem, das diesen Prozess überwacht. Dabei misst es, ob es zu einer starken Tropfenbildung kommt, was sich negativ auf die Trennung der Komponenten auswirken kann. Die Technik könnte hier künftig automatisch gegensteuern, wenn sich Messwerte ändern. So ließe sich auch Energie einsparen. Auf der Prozesstechnik-Messe Achema in Frankfurt stellen sie die Technik vom 11. bis 15. Juni am Forschungsstand des Landes Rheinland-Pfalz (Halle 9.2, Stand A86a) vor.

Bei der Destillation werden Flüssigkeiten durch Verdampfen und darauffolgende Kondensation des Dampfes in ihre Bestandteile getrennt. Ein bekanntes Beispiel...

Im Focus: Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

Wie verleiht man Zellen neue Eigenschaften ohne ihren Stoffwechsel zu behindern? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München veränderte Säugetierzellen so, dass sie künstliche Kompartimente bildeten, in denen räumlich abgesondert Reaktionen ablaufen konnten. Diese machten die Zellen tief im Gewebe sichtbar und mittels magnetischer Felder manipulierbar.

Prof. Gil Westmeyer, Professor für Molekulare Bildgebung an der TUM und Leiter einer Forschungsgruppe am Helmholtz Zentrum München, und sein Team haben dies...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rotierende Rugbybälle unter den massereichsten Galaxien

23.05.2018 | Physik Astronomie

Invasive Quallen: Strömungen als Ausbreitungsmotor

23.05.2018 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Matrix-Theorie als Ursprung von Raumzeit und Kosmologie

23.05.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics