Schlüsselmechanismus bei Bakterieninfektionen mit Mauszellen enthüllt

Zellbiologen der Gesellschaft für Biotechnologische Forschung (GBF) haben jetzt die Funktion eines Proteins in Säugetierzellen aufgeklärt, das verschiedene Krankheitserreger bei einer Infektion missbrauchen. Mit Hilfe speziell gezüchteter Mäuse erforschen sie den Protein-Dialog, der sich während einer bakteriellen Infektion zwischen Wirtszelle und Erreger entspinnt. Maßgeblich für den wissenschaftlichen Erfolg war eine Zusammenarbeit mit dem Institut für Genetik an der Universität Köln. Silvia Lommel, Stefanie Benesch und Dr. Klemens Rottner veröffentlichten ihre Erkenntnisse über die Schlüsselrolle des so genannten N-WASP-Proteins (N-WASP) in der internationalen Fachzeitschrift „EMBO reports“.

N-WASP und die Aktinmaschinerie

Seit langem wurde über die Funktion des N-WASP beim Aufbau des Aktinskeletts der Zelle spekuliert. Aktin verhilft unseren Zellen einerseits zu ihrer Form und Festigkeit, andererseits ist es für Transportvorgänge innerhalb der Zelle oder die Ausbildung von „Zellfüßchen“ verantwortlich. Im Verlauf einer Infektion sind Bakterien in der Lage, die Aktinmaschinerie für sich arbeiten zu lassen. So bewegen sich die Erreger der Ruhr (Shigellen) innerhalb der Zelle mit Hilfe von Aktinschweifen fort. Krankmachende Darmbakterien (bestimmte E. coli-Stämme) lassen sich auf der Zelloberfläche kleine Aktinpodeste errichten, auf denen sie thronen. Die GBF-Wissenschaftler konnten jetzt zeigen, dass diese Vorgänge ohne N-WASP nicht ablaufen können.

Konditionelles N-WASP Mausmodell

Üblicherweise werden in Mäusen relevante Gene schon in der Eizelle ausgeschaltet. Diesen Knock-Out-Mäusen fehlt dann das jeweilige Protein während der gesamten Entwicklung. Im Falle von N-WASP bediente man sich einer eleganteren Methode: Das Gen bleibt zunächst funktionstüchtig erhalten, wird jedoch von DNA-Erkennungssequenzen flankiert. Mit Hilfe dieser Sequenzen ist es möglich, die Bildung von N-WASP gezielt in einem Gewebe oder zu einem bestimmten Zeitpunkt der Mausentwicklung auszuschalten. Die GBF-Wissenschaftler konnten aus diesen Mäusen Zelllinien entwickeln, die das Protein nicht bilden können. So war es möglich, den Infektionsmechanismus auf molekularer Ebene auch ohne Tierexperimente zu analysieren.