Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gen-Defekt hält Mikroben in Schach

15.02.2008
Eine Mutation versetzt den Tuberkulose-Erreger in einen dauerhaften Schlummer

Keine bakterielle Infektionskrankheit fordert weltweit mehr Todesopfer als die Tuberkulose. Und doch stirbt nicht jeder Mensch, der das Mycobacterium tuberculosis in sich trägt. Der Erreger überdauert manchmal jahrelang in einem Zustand niedriger Aktivität, ohne dass es zum Ausbruch der Krankheit kommt. Welche Genmutation diesen Zustand beeinflusst, haben nun Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie herausgefunden. Demnach sind Tuberkulose-Bakterien harmlos, wenn sie eine defekte Form des Gens PhoP besitzen. (Cell Host & Microbe, 15. Februar 2008)


Makrophage bei der Aufnahme von Tuberkukelbazillen (rot). Bild: Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie/Volker Brinkmann

Tuberkulose, an der auch in Deutschland jedes Jahr mehrere Tausend Menschen erkranken, ist manchmal ein schlummernder Drache. Über 100.000 Menschen stecken sich weltweit täglich mit dem Mycobacterium tuberculosis an, aber nicht bei allen löst der Erreger sofort die Krankheit aus. In einem Zustand niedriger Aktivität, eingesperrt in eine Kapsel, die der Wirtsorganismus zum Schutz gebildet hat, überdauert er, ohne sich zu vermehren. Sogar nach zehn oder zwanzig Jahren kann er erwachen und Tuberkulose herbeiführen. Zum Beispiel, wenn schlechte Ernährung oder eine zusätzliche Krankheit das Immunsystem seines Wirts schwächen. Wie reguliert der Erreger seinen Schlummerzustand und sein Erwachen? Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin haben jetzt ein Gen gefunden, das dabei eine wichtige Rolle spielt.

Bei ihrer Studie haben sich die Forscher der Vielfalt der belebten Natur bedient. M. tuberculosis kommt in zahlreichen Varianten vor: Der Stamm H37Rv zum Beispiel löst Tuberkulose aus. Der Stamm H37Ra hingegen ist harmlos. Er vermehrt sich nicht in seinen Wirtszellen und sein Stoffwechsel verharrt in einem dauerhaften Ruhezustand. Für Wissenschaftler ist dieser Stamm daher ein Modell für die Schlafphase während einer latenten Tuberkuloseinfektion.

... mehr zu:
»Gen »PhoP »Protein »Tuberkulose

"Dem unterschiedlichen Verhalten der zwei Stämme liegen winzige genetische Unterschiede zu Grunde", sagt Stefan Kaufmann, Direktor am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin. Er und seine Kollegen haben die Gene der beiden Erreger-Varianten Basenpaar für Basenpaar verglichen - und beim harmlosen H37Ra-Stamm unter anderem eine Punktmutation in dem Gen gefunden, das für das Protein PhoP kodiert. Und genau diese Mutation trägt dazu bei, dass H37Ra keine Krankheit auslöst. Das konnten die Wissenschaftler in zwei darauf folgenden Experimenten zeigen.

So fügten sie zunächst die intakte Form des PhoP-Gens in das Genom des harmlosen Erregers ein, der daraufhin aus seinem Schlummer erwachte. Er begann sich zu teilen und sich in den Wirtszellen zu vermehren. "Ein intaktes PhoP ist also offenbar notwendig, damit das Bakterium die Schwindsucht auslösen kann", sagt Kaufmann. Doch auf welche Weise fördert der Gen-Defekt den Schlafzustand? Die Forscher wussten bereits aus Studien anderer Gruppen, dass PhoP ein Transkriptionsfaktor ist. Er bindet normalerweise an die DNA und steuert so die Aktivität anderer Gene und natürlich der dazugehörigen Proteine. Bei der mutierten Form aber war genau diese Funktion gestört.

Um die Frage zu beantworten, welche Zielgene davon betroffen sind, verglichen die Immunologen die zwei Stämme miteinander. Sie prüften, welche Gene beim harmlosen Stamm übermäßig häufig oder übermäßig selten abgelesen werden. Dabei stießen die Forscher auf eine erhöhte Menge von Genabschriften (in Form von Boten- bzw. mRNA) des sogenannten Dormanz-Regulons. Diese Gruppe von Genen kodiert für Proteine, die den Ruhezustand eines Tuberkulose-Bakteriums einleiten und aufrechterhalten. Die Mutation im Gen PhoP führt offenbar dazu, dass die Menge dieser Proteine sich erhöht.

"Wahrscheinlich unterdrückt das intakte PhoP die Gene des Dormanz-Regulons und leitet so das Erwachen des Bakteriums ein", so der Max-Planck-Forscher. Eine defekte Version des Proteins hingegen macht Tuberkulose-Bakterien weniger gefährlich, denn es verhindert das Aufwachen. Ob es in Zukunft ein Medikament geben wird, mit dem man dieses Gen gezielt ausschalten kann, muss noch offen bleiben. "Auf jeden Fall brauchen wir dringend Medikamente, die das ruhende Bakterium angreifen. Nur so kann die außerordentlich lange Behandlungszeit von derzeit sechs Monaten deutlich verkürzt werden. Genauere Kenntnisse über die Überdauerungsstrategien des Tuberkulose-Erregers bieten nun erste Ansätze für die Entwicklung neuer Medikamente, die dringender gebraucht werden denn je, weil sich Antibiotika-resistente Tuberkulose-Bakterien immer weiter ausbreiten", sagt Kaufmann.

[MN/CB]

Originalveröffentlichung:

Jong Seok Lee, Roland Krause, Jörg Schreiber, Hans-Joachim Mollenkopf, Jane Kowall, Robert Stein, Bo-Young Jeon, Jeong-Yeon Kwak, Min-Kyong Song, Juan Pablo Patron, Sabine Jorg, Kyoungmin Roh, Sang-Nae Cho, Stefan H. E. Kaufmann
Mutation in the transcriptional regulator PhoP contributes to avirulence of Mycobacterium tuberculosis H37Ra strain

Cell Host&Microbes.3(2):97 (2008)

Dr. Bernd Wirsing | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Gen PhoP Protein Tuberkulose

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Satellitenbilder zur Erfassung von Biodiversität nur bedingt tauglich
20.11.2017 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

nachricht Sehen, hören und fühlen in der Nanowelt
20.11.2017 | Technische Universität Chemnitz

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: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

VDI-Expertenforum „Gefährdungsanalyse Trinkwasser"

20.11.2017 | Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Spin-Strom aus Wärme: Neues Material für höhere Effizienz

20.11.2017 | Physik Astronomie

Satellitenbilder zur Erfassung von Biodiversität nur bedingt tauglich

20.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Fall aus dem Datenrettungslabor – USB Sticks mit fehlerhaften Angaben

20.11.2017 | Unternehmensmeldung