Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Biogene Insektizide entschlüsselt: Wissenschaftler aus Bochum und Freiburg berichten in Science

26.02.2010
Nematoden, winzige Würmer, dienen dem Keim Photorhabdus luminescens als Transportmittel, um in Insektenlarven zu gelangen. Da er die Larven tötet, werden die Würmer mit den Bakterien als Insektizid eingesetzt.

Der genaue Wirkmechanismus von Photorhabdus luminescens war bis her ungeklärt. Gemeinsam mit Kollegen aus Freiburg konnte Prof. em. Dr. Hans Georg Mannherz (Medizinische Fakultät der RUB und Max-Planck-Institut für Molekulare Physiologie, Dortmund) ihn jetzt entschlüsseln: Maßgeblich beteiligt sind bestimmte Untereinheiten des Toxinkomplexes, die essentielle Abwehrreaktionen von Immunzellen hemmen.

Der gleiche Mechanismus wirkt auch bei einigen für Menschen gefährlichen Keimen wie dem Erreger von Lungen- und Beulenpest. Die Forscher berichten in der aktuellen Ausgabe des Magazins SCIENCE.

Würmer bringen Bakterien ans Ziel

Photorhabdus luminescens lebt symbiotisch mit Nematoden. Die winzigen Würmer dringen durch natürliche Öffnungen in Insektenlarven ein, wo sie die Bakterien gewissermaßen wieder "herauswürgen". Bakterielle Toxine, die von dem Licht-emittierenden Keim produziert werden, töten die Insektenlarven und schaffen dadurch ein großes Nahrungsreservoir für die Vermehrung von Nematoden und Bakterien.

Zwei Untereinheiten des Toxinkomplexes sind biologisch aktiv

Photorhabdus luminescens produziert verschiedene Toxine, die große Toxin-Komplexe (Tc-Proteine) bilden. Der biologisch aktive Komplex besteht dabei aus den drei Komponenten TcA, TcB und TcC. Bis heute ist weder eine enzymatische Aktivität noch ein Wirkungsmechanismus für diese Toxine beschrieben worden. Die Freiburger Forscher um Prof. Dr. Dr. Klaus Aktories und Prof. Dr. Gudula Schmidt untersuchten zusammen mit Forschern der Firma Dow AgroSciences (USA) und Prof. em. Dr. Mannherz die Wirkungen der Toxine auf Insekten- und Säugetierzellen. Dabei konnten sie zeigen, dass die biologische Aktivität in den TcC-Komponenten TccC3 und TccC5 lokalisiert ist. Die beiden Toxinkomponenten sind Enzyme, die essentielle Abwehrfunktionen von Immunzellen hemmen, zum Beispiel die Phagozytose von Bakterien.

Toxine wirken auf zwei Wegen

Die Toxine wirken dabei auf zwei unterschiedlichen Wegen auf die Zielzellen der Insektenlarven. TccC3 modifiziert das Zytoskelettprotein Aktin (ADP-ribosylierung) derart, dass es sich der Kontrolle des Regulatorproteins Thymosin ß4 entzieht. Dies führt zu einer starken Verkettung (Polymerisation) des Aktins. Das zweite Toxin, TccC5, verändert sog. Rho-Proteine, die Schalterproteine für die Regulation des Aktinzytoskeletts sind. Normalerweise werden diese Regulatoren in der Zelle an- und wieder ausgeschaltet. TccC5 modifiziert den Schalter, wodurch das Ausschalten blockiert wird. Das permanent aktive Rho-Protein fördert wiederum die Polymerisation von Aktin. Beide Toxine zusammen führen zu einer starken Aggregation bis Verklumpung des Aktinzytoskeletts, die mit der normalen zellulären Funktion oder Immunabwehr unvereinbar ist. Damit die Toxine TccC3 und TccC5 in die Insektenzellen gelangen können, wird TcA gebraucht, das Poren in Wirtszellen bildet, durch die wahrscheinlich die Toxine ins Zellinnere geschleust werden.

Entscheidende Erkenntnisse für das Verständnis von Tc-Proteinen

Tc-Proteine wurden auch in humanpathogenen Bakterien wie z.B. Yersinia pseudotuberculosis und Yersinia pestis identifiziert. "Daher ist die Aufklärung des molekularen Mechanismus der prototypischen Tc-Proteine von entscheidender Bedeutung für das Verständnis anderer Tc-Proteine aus insektiziden und humanpathogenen Bakterien", erklärt Prof. Mannherz.

Titelaufnahme

Alexander E. Lang, Gudula Schmidt, Andreas Schlosser, Timothy D. Hey, Ignacio M. Larrinua, Joel J. Sheets, Hans G. Mannherz und Klaus Aktories: "Photorhabdus luminescens Toxins ADP-Ribosylate Actin and RhoA to Force Actin Clustering". In: Science 26 February 2010 327: 1139-1142 [DOI: 10.1126/science.1184557]

Weitere Informationen

Prof. em. Dr. Hans Georg Mannherz, Abteilung für Anatomie und Embryologie der Ruhr-Universität Bochum und Abteilung für Physikalische Biochemie des Max-Planck-Instituts für Molekulare Physiologie, Dortmund, E-Mail: hans.g.mannherz@rub.de

Redaktion: Meike Drießen

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Krebsforschung in der Schwerelosigkeit
18.12.2017 | Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

nachricht Von Alaska bis zum Amazonas: Pflanzenmerkmale erstmals kartiert
18.12.2017 | Max-Planck-Institut für Biogeochemie

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: „Carmenes“ findet ersten Planeten

Deutsch-spanisches Forscherteam entwirft, baut und nutzt modernen Spektrografen

Seit Januar 2016 nutzt ein deutsch-spanisches Forscherteam mit Beteiligung der Universität Göttingen den modernen Spektrografen „Carmenes“ für die Suche nach...

Im Focus: Fehlerfrei ins Quantencomputer-Zeitalter

Heute verfügbare Ionenfallen-Technologien eignen sich als Basis für den Bau von großen Quantencomputern. Das zeigen Untersuchungen eines internationalen Forscherteams, deren Ergebnisse nun in der Fachzeitschrift Physical Review X veröffentlicht wurden. Die Wissenschaftler haben für Ionenfallen maßgeschneiderte Protokolle entwickelt, mit denen auftretende Fehler jederzeit entdeckt und korrigiert werden können.

Damit die heute existierenden Prototypen von Quantencomputern ihr volles Potenzial entfalten, müssen sie erstens viel größer werden, d.h. über deutlich mehr...

Im Focus: Error-free into the Quantum Computer Age

A study carried out by an international team of researchers and published in the journal Physical Review X shows that ion-trap technologies available today are suitable for building large-scale quantum computers. The scientists introduce trapped-ion quantum error correction protocols that detect and correct processing errors.

In order to reach their full potential, today’s quantum computer prototypes have to meet specific criteria: First, they have to be made bigger, which means...

Im Focus: Search for planets with Carmenes successful

German and Spanish researchers plan, build and use modern spectrograph

Since 2016, German and Spanish researchers, among them scientists from the University of Göttingen, have been hunting for exoplanets with the “Carmenes”...

Im Focus: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Neue Konfenzreihe in Berlin: Landscape 2018 - Ernährungssicherheit, Klimawandel, Nachhaltigkeit

18.12.2017 | Veranstaltungen

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Lipid-Nanodisks stabilisieren fehlgefaltete Proteine für Untersuchungen

18.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

Von Alaska bis zum Amazonas: Pflanzenmerkmale erstmals kartiert

18.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

Krebsforschung in der Schwerelosigkeit

18.12.2017 | Biowissenschaften Chemie