Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

FIC-Proteine versetzen Bakterien in den Winterschlaf

21.08.2015

Bakterien verblüffen uns mit ihren Überlebensstrategien immer wieder aufs Neue. Wissenschaftler am Biozentrum der Universität Basel haben nun herausgefunden, wie Bakterien sich mithilfe eines sogenannten FIC-Toxins in einen Schlafzustand versetzen können. In der aktuellen Ausgabe von «Cell Reports» zeigen die Forscher den genauen Wirkmechanismus und erklären, wieso ihre Entdeckung neue Einblicke in die Evolution von Krankheitserregern gibt.

Für viele Gifte gibt es Gegengifte, die die Wirkung des Giftes wieder aufheben. Ganz ähnlich funktionieren sogenannte Toxin-Antitoxin-Systeme in Bakterien: Solange die Zelle ein Antitoxin produziert und dadurch das Toxin neutralisiert, wächst sie normal. Sobald das Antitoxin aber abgebaut wird, ausgelöst beispielsweise durch widrige Lebensbedingungen, wird das Toxin wirksam und hemmt wichtige zelluläre Vorgänge.


FIC-Toxine verändern die räumliche Struktur der DNA (blau) von Bakterien (rot: Zellmembran).

© Universität Basel, Biozentrum

Diese Systeme wirken daher wie ein Schalter, der in das bakterielle Wachstum eingreift und die Zellen in eine Art Schlafzustand versetzt, in dem sie zum Beispiel vor der Wirkung von Antibiotika geschützt sind. Die Forschungsgruppe von Prof. Christoph Dehio vom Biozentrum der Universität Basel hat nun einen neuen Wirkmechanismus von Toxinen aus der Gruppe der FIC-Proteine entdeckt.

FIC-Toxin versetzt Bakterien in Schlafmodus

In der Bakterienwelt sind Toxin-Antitoxin-Systeme weit verbreitet. Meist hemmen die Toxine die Proteinbildung oder die Energieversorgung des Bakteriums. Die Forscher um Dehio haben nun solche Toxine erstmals unter den über den gesamten Stammbaum des Lebens verbreiteten FIC-Proteinen entdeckt und konnten zeigen, dass diese über Veränderungen an der DNA wirken.

Demnach modifizieren die FIC-Toxine zwei Zielproteine, sogenannte Topoisomerasen, die der DNA der bakteriellen Zelle ihre charakteristische verdrillte Form geben und deren räumliche Struktur überwachen. Durch die neuen Toxine wird deren Aktivität komplett herunter gefahren.

«Man kann sich das so vorstellen, als ob bei den Topoisomerasen der Stecker gezogen wird», erklärt Alexander Harms, Erstautor und Fellowships For Excellence-Stipendiat des Biozentrums. Dadurch kommt es rasch zu massiven Veränderungen der Raumstruktur der DNA, wodurch die Bakterien in eine Art Schlafzustand fallen.

Neue Einblicke in die Evolution von Krankheitserregern

FIC-Proteine besitzen ein breites Spektrum an molekularen Aktivitäten. Bis jetzt wurde zumeist an FIC-Proteinen geforscht, die von krankheitserregenden Bakterien als Virulenzfaktoren in Wirtszellen injiziert werden.

Die Forscher um Dehio konnten in ihrer Studie nun erstmals eine Funktion von entwicklungsgeschichtlich ursprünglicheren FIC-Proteinen zeigen, die ihre Wirkung noch in Bakterienzellen selbst entfalten. Diese Entdeckung könnte dabei helfen, nachzuvollziehen, wie Krankheitserreger und ihre Werkzeuge in der Evolution entstehen.

Als Nächstes möchte Dehios Team die evolutionäre Verbindung von diesen ursprünglichen FIC-Toxinen zu den FIC-Proteinen aufklären, die von verschiedenen Erregern in Wirtszellen eingeschleust werden.

Originalbeitrag
Alexander Harms, Frédéric Valentin Stanger, Patrick Daniel Scheu, Imke Greet de Jong, Arnaud Goepfert, Timo Glatter, Kenn Gerdes, Tilman Schirmer & Christoph Dehio
Adenylylation of Gyrase and Topo IV by FicT Toxins Disrupts Bacterial DNA Topology
Cell Reports (2015), doi:

Weitere Auskünfte
Prof. Dr. Christoph Dehio, Universität Basel, Biozentrum, Tel. +41 61 267 21 40, E-Mail: christoph.dehio@unibas.ch

Katrin Bühler | Universität Basel
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise