Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Erreger der Tuberkulose unterlaufen das menschliche Immunsystem

13.05.2005


Wissenschaftler der Universitäten Heidelberg und Tübingen zeigen, wie eine pH-Änderung in ein chemisches Signal umgesetzt werden kann ("The Structure of a pH Sensing Mycobacterial Adenylyl Cyclase Holoenzyme" von Ivo Tews, Felix Findeisen, Irmgard Sinning, Anita Schultz, Joachim E. Schultz & Jürgen U. Linder, veröffentlicht im Science Magazine, 13. Mai 2005, Vol. 308, No. 5724)



Der menschliche Körper reagiert auf eindringende Bakterien mit einer Abwehr durch das Immunsystem. Die so genannten Fresszellen (Makrophagen) nehmen die Krankheitserreger in ihr Zellinneres auf und zersetzen sie mit Hilfe von Enzymen in einer sauren Umgebung. Doch bei manchen Krankheitserregern wie Mycobacterium, dem Erreger der Tuberkulose, funktioniert dies nicht. Die stäbchenförmigen Tuberkelbazillen können sich in den Fresszellen sogar vermehren. Ivo Tews, Felix Findeisen und Irmgard Sinning aus dem Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg haben in Zusammenarbeit mit Anita und Joachim Schultz und Jürgen Linder vom Pharmazeutischen Institut der Universität Tübingen die Struktur und Funktion eines Proteins aus dem Tuberkuloseerreger untersucht, das diesen Bakterien helfen könnte, der Verdauung durch die Fresszellen zu entgehen, denn das Protein misst den Säuregehalt der Fresszellen, und gibt den Bakterien so die Chance, Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Die Forschungsergebnisse werden jetzt in der Fachzeitschrift Science vorgestellt.



Tuberkulose oder TB ist eine heimtückische Lungenkrankheit, die durch Tröpfcheninfektion über die Luft übertragen wird. Bei neun von zehn Infizierten bricht die Krankheit jedoch nicht sofort aus. Sie tragen mit dem Erreger, der auf günstige Bedingungen wartet, eine tickende Zeitbombe in sich. Dies ist der Fall, wenn Menschen durch Unterernährung geschwächt sind, oder wenn die TB mit anderen Krankheiten zusammenfällt und das Immunsystem durch Mehrfachinfektionen ohnehin geschwächt ist. Die Krankheit beginnt mit leichtem Fieber und der Ausbreitung der Erreger. Durch die Infektion wird das Lungengewebe zerstört, es kommt zur offenen TB und dem Bluthusten.

Gerade in armen, überbevölkerten Regionen ist offene TB, die oft unerkannt bleibt, mit großer Ansteckungsgefahr verbunden. Jährlich sterben zwei Millionen Menschen an TB. Vor allem in den Ostblockstaaten werden Arzneimittel-resistente Bakterienstämme gefunden, die eine wachsende Seuchengefahr darstellen. Solche Stämme entwickeln sich, wenn die langwierige TB-Behandlung zu früh abgebrochen wird. Mit dem Auftreten von AIDS ergibt sich ein weiteres Gefährdungspotential. Der geschwächte Körper kann die Tuberkulose nicht in Schach halten und es kommt zum Ausbruch der Krankheit mit meist tödlichem Verlauf. Angesichts der fortschreitenden Ausbreitung der TB ist Forschung an diesem Krankheitserreger dringlich.

Die Tuberkuloseerreger unterscheiden sich in vielem von anderen Bakterien, denn sie wachsen sehr langsam und teilen sich nur zwei Mal am Tag, während sich zum Beispiel Bazillen zweimal in der Stunde teilen können. Ganz offensichtlich ist es also nicht eine hohe Teilungsrate, die dem Tuberkuloseerreger das Überleben sichert. Die Tuberkulosebakterien benötigen eine solche Strategie nicht, denn sie überleben den Angriff des menschlichen Immunsystems unbeschadet. Das Tuberkulosebakterium wird von den Fresszellen erkannt und aufgenommen. Dort bildet sich eine so genannte Verdauungsvakuole, in der - ähnlich dem menschlichen Magen - ein saures Milieu herrscht und die mit Verdauungsenzymen gefüllt ist. Die meisten Bakterien werden so unschädlich gemacht, nicht aber die Tuberkulosebakterien. Sie können sich sogar vermehren und bleiben vor weiteren Angriffen des Immunsystems geschützt. Wie ist das möglich?

Einmal in der Vakuole der Fresszelle, ergreift das Tuberkulosebakterium Gegenmaßnahmen, die sein Überleben sichern. Offensichtlich kann es die Fresszelle veranlassen, ihr zerstörerisches Instrumentarium gar nicht erst vollständig auszubreiten. Die Fresszellen verharren in einer für das Bakterium ungefährlichen Starre. Unklar blieb bisher, wie die Bakterien merken, dass sie sich in einer Fresszelle befinden. Die Forschungsergebnisse der Heidelberger und Tübinger Arbeitsgruppen, wie jetzt in der Fachzeitschrift SCIENCE berichtet, liefern dazu einen Beitrag. Die Forscher argumentieren, dass der Säuregehalt in der Verdauungsvakuole der Fresszelle vom Bakterium wahrgenommen oder gemessen wird. Dies könnte eine gezielte Abwehrreaktion des Tuberkuloseerregers auslösen.

Für einen solchen Mechanismus ist ein molekularer pH-Sensor notwendig. Genau den glauben die Forscher nun identifiziert zu haben. Es handelt sich um ein Protein des Bakteriums, das den universellen Botenstoff cAMP herstellt, denn dieser wird von dem Protein bevorzugt in einer sauren Umgebung produziert.

Was passiert dabei? Jedes Protein hat eine feste räumliche Struktur. Für den molekularen pH-Sensor sieht diese bei verschiedenen pH-Werten unterschiedlich aus. Bei neutralem pH, also unter Normalbedingungen, liegt das Protein so vor, dass es kein cAMP produzieren kann. Diese Form wird als "inhibiert" bezeichnet: die enzymatische Funktion ist gehemmt. Unter sauren Bedingungen ändert sich dagegen der räumliche Aufbau dramatisch und das Protein wird aktiv, es produziert cAMP und übersetzt so die Umgebungsbedingungen stofflich in das Innere der Bakterienzelle. Die Ergebnisse zeigen auf beeindruckende Weise, wie die effiziente Verbindung von Biophysik und Pharmazeutischer Biochemie neuartige Einblicke in eine altbekannte Krankheit erlaubt. Sollte die Forschung bestätigen, dass dieses neue Molekül tatsächlich ein Schalter ist, der zum Überleben der Bakterien unter sauren Bedingungen beiträgt, so ergäben sich hier neue, interessante Perspektiven für die künftige TB-Behandlung.

Dr. Michael Schwarz | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-heidelberg.de

Weitere Berichte zu: Bakterium Fresszelle Immunsystem Protein Tuberkulose Tuberkuloseerreger

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht 65 neue genetische Risikomarker für Brustkrebs entdeckt
24.10.2017 | Deutsches Krebsforschungszentrum

nachricht Boost für Lipidforschung: Grazer Forscher erleichtern Lipidanalyse
24.10.2017 | Technische Universität Graz

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: 65 neue genetische Risikomarker für Brustkrebs entdeckt

Manche Familien sind häufiger von Brustkrebs betroffen als andere. Dies kann bislang nur teilweise durch genetische Risikomarker erklärt werden. In einem weltweiten Verbund haben Forscher nun 65 weitere Erbgutvarianten identifiziert, die zum Brustkrebsrisiko beitragen. Die Studie, an der auch Wissenschaftler vom Deutschen Krebsforschungszentrum und dem Universitätsklinikum Heidelberg beteiligt waren, wurde in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Die Forscher erwarten, dass die Ergebnisse dazu beitragen, Screeningprogramme und die Früherkennung von Brustkrebs zu verbessern.

Seit Angelina Jolies medienwirksamer Entscheidung, sich vorbeugend die Brüste entfernen zu lassen, ist der genetische Hintergrund von Brustkrebs auch einer...

Im Focus: Salmonellen als Medikament gegen Tumore

HZI-Forscher entwickeln Bakterienstamm, der in der Krebstherapie eingesetzt werden kann

Salmonellen sind gefährliche Krankheitserreger, die über verdorbene Lebensmittel in den Körper gelangen und schwere Infektionen verursachen können. Jedoch ist...

Im Focus: Salmonella as a tumour medication

HZI researchers developed a bacterial strain that can be used in cancer therapy

Salmonellae are dangerous pathogens that enter the body via contaminated food and can cause severe infections. But these bacteria are also known to target...

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Konferenz IT-Security Community Xchange (IT-SECX) am 10. November 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Boost für Lipidforschung: Grazer Forscher erleichtern Lipidanalyse

24.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Bildung von Magma-Ozeanen auf Exoplaneten erforscht

24.10.2017 | Physik Astronomie

Magma sucht sich nach Flankenkollaps neue Wege

23.10.2017 | Geowissenschaften