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Greifswalder Forscher enttarnen Überlebensstrategie der Erreger der Lungenentzündung

05.12.2013
Forscher der Universität Greifswald und des Institute of Physical Chemistry „Rocasolano“ (IQRF) in Madrid konnten einen neuen Resistenzmechanismus bei Pneumokokken aufklären.

Pneumokokken sind die häufigsten Erreger der Lungenentzündung bei Menschen. Die Forscher konnten nachweisen, dass ein Proteinkomplex auf der Bakterienoberfläche sich den Angriffen des Immunsystems über ein extrazelluläres Elektronentransportsystem widersetzt. Dabei werden beschädigte Proteine wieder repariert und bleiben somit aktiv.

Die Ergebnisse ihrer Studie konnten die Forscher jetzt in der renommierten molekularmedizinischen Fachzeitschrift „EMBO Molecular Medicine“ veröffentlichen. Neben einem Kommentar (Comment: „The captain of the mens death“) zu den Ergebnissen zieren auch die Strukturen der identifizierten Proteine das Titelblatt (Cover) der gedruckten Dezemberausgabe.

Überlebensstrategien und die Fähigkeit, auch benachbarte Bakterien im menschlichen Körper zu bekämpfen, zeichnen erfolgreiche bakterielle Krankheitserreger aus. Infektionen mit Streptococcus pneumoniae, besser bekannt als Pneumokokken, sind für weltweit mehr als 1,5 Millionen Todesfälle pro Jahr verantwortlich. Damit töten Pneumokokken mehr Menschen als alle anderen Erkrankungen, die durch einen Impfstoff zu verhindern wären.

Pneumokokken, eigentlich harmlose Bewohner des menschlichen Nasenrachenraumes, sind die häufigsten Verursacher einer außerhalb des Krankenhauses erworbenen Lungenentzündung (ambulant erworbenen Pneumonie, AEP). Obwohl diese Bakterien mit Antibiotika bekämpft werden können und Impfstoffe zur Verfügung stehen, ist die Anzahl der Infektionen und Todesfälle seit Jahrzehnten auf einem konstant hohen Niveau. Gründe dafür sind die steigenden Antibiotikaresistenzen sowie die eingeschränkte Wirksamkeit der Impfstoffe, die nicht gegen alle Serotypen wirksam sind.

In ihrer Studie „Molecular architecture of Streptococcus pneumoniae surface thioredoxin-fold lipoproteins crucial for extracellular oxidative stress resistance and maintenance of virulence” konnten die Greifswalder Infektionsforscher aus dem Team von Professor Dr. Sven Hammerschmidt zusammen mit Strukturbiologen aus Madrid vom Instituto de Quíica-Físca „Rosacalano“ einen Proteinkomplex aufklären, der die Pneumokokken vor oxidativem Stress schützt und oxidierte Proteine repariert. Reaktive Sauerstoffspezies der Immunabwehr schädigen bakterielle Proteine, die entweder inaktiv werden oder durch anti-oxidative Systeme wieder repariert werden müssen.

Da Pneumokokken selber auch hohe Mengen an reaktivem Wasserstoffperoxid produzieren, ist ein „Selbstschutz“ notwendig. In ihrer Arbeit konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass zwei unabhängig voneinander produzierte Thioredoxinproteine zu diesem System gehören; erst wenn eines der beiden Proteine fehlt, wird der Erreger empfindlicher gegenüber hohen Sauerstoffkonzentrationen. In weiteren in vivo Versuchen konnten die Wissenschaftler außerdem zeigen, dass dieser Proteinkomplex für eine erfolgreiche Infektion und das Entstehen einer Lungenentzündung (Pneumonie) notwendig ist.

Die Proteine sind in identischer Form auf der Oberfläche aller Pneumokokken vorhanden. In weiteren Studien soll nachgewiesen werden, inwieweit diese Proteine Zielstrukturen für neue antimikrobielle Therapien oder Impfstoffentwicklungen sein können.

An der aktuellen Studie waren außer den Wissenschaftlern aus der Genetik auch Forscher aus der Mikrobiologie und Medizinischen Biochemie in Greifswald beteiligt.

Weitere Informationen

Originalpublikation:
Malek Saleh, Sergio G. Bartual, Mohamed R. Abdullah, Inga Jensch, Tauseef M. Asmat, Lothar Petruschka, Thomas Pribyl, Manuela Gellert, Christoph H. Lillig, Haike Antelmann, Juan A. Hermoso and Sven Hammerschmidt (2013)

Molecular architecture of Streptococcus pneumoniae surface thioredoxin-fold lipoproteins crucial for extracellular oxidative stress resistance and maintenance of virulence.

EMBO Mol Med. 5: 1852-1870. doi: 10.1002/emmm.201202435.
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/emmm.201303482/abstract
EMBO Molecular Medicine
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/emmm.v5.12/issuetoc
Department of Crystallography and Structural Biology, Institute of Physical Chemistry „Rocasolano” (IQFR)
http://www.xtal.iqfr.csic.es/grupo/xjuan/
Abteilung Genetik der Mikroorganismen
http://www.mnf.uni-greifswald.de/institute/fr-biologie/institute-und-forschung/genetik-und-genomforschnung/abteilung-genetik-der-mikroorganismen.html
Ansprechpartner an der Universität Greifswald
Prof. Dr. Sven Hammerschmidt
Interfakultäres Institut für Genetik und Funktionelle Genomforschung
Abteilung Genetik der Mikroorganismen
Friedrich-Ludwig-Jahn-Straße 15 A
17489 Greifswald
Telefon +49 3834 86-4161
Telefax +49 3834 86-4172
sven.hammerschmidt@uni-greifswald.de

Jan Meßerschmidt | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-greifswald.de

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