Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Infektionen - Struktur bakterieller Giftspritze aufgeklärt

20.06.2014

Für die Infizierung von Zellen besitzen Bakterien spezielle Sekretionssysteme. LMU-Forscher haben nun die Struktur eines wichtigen Bauteils dieser Exportmaschinen aufgeklärt – möglicherweise ein vielversprechender Ansatzpunkt für neue Antibiotika.

Bakterien kommunizieren mit ihrer Umwelt, indem sie eine breite Palette unterschiedlicher Proteine ausscheiden. Wie eines der dafür notwendigen Transportsysteme – das Typ VI Sekretionssystem – aufgebaut ist, hat nun die Biochemikerin Petra Wendler vom Genzentrum der LMU in Zusammenarbeit mit Axel Mogk am ZMBH (Zentrum für molekulare Biologie Heidelberg) untersucht.

„Bakterien nutzen dieses Sekretionssystem vor allem zur Bekämpfung von konkurrierenden Spezies und zum Angriff auf Wirtszellen, indem sie verschiedene Effektorproteine oder Gifte wie mit einer Nanospritze aus der Zelle herausschießen“, sagt Wendler.

Typ VI Sekretionssysteme wurden erst vor wenigen Jahren entdeckt. Sie kommen in zahlreichen Bakterienarten vor, darunter sind auch viele wichtige Krankheitserreger wie der Cholerabazillus Vibrio cholerae, oder Pseudomonas aeruginosa, der Erreger der Lungenentzündung. Da immer mehr Bakterienspezies gegenüber Antibiotika resistent sind, ist die Erforschung alternativer Angriffspunkte für ihre Bekämpfung dringend erforderlich. Bakterielle Sekretionssysteme sind dabei ein viel versprechender Angriffspunkt, da entsprechende Wirkstoffe pathogene Bakterien sehr gezielt entwaffnen könnten.

Kontrahierbarer Komplex schießt aus der Zelle

„Um geeignete Angriffspunkte im bakteriellen Sekretionssystem zu identifizieren, brauchen wir aber mehr Einblick in diese zellulären Exportmaschinen“, sagt Wendler. „Vor kurzem wurde ein röhrenförmiger Proteinkomplex entdeckt, der kontrahieren und dabei Gifte aus der Zelle herausschießen kann. Neben seiner Eignung als potenziellen Angriffspunkt für neue Antibiotika interessierte uns vor allem die Aufklärung des völlig energieunabhängigen Kontraktionsmechanismus des Komplexes“. Zur Beantwortung beider Fragestellungen sind detaillierte Kenntnisse der Struktur des Komplexes notwendig – dazu konnte Wendler mit ihrem Team nun beitragen.

„Wir konnten die kontrahierte Form des Komplex bis auf Subnanometer genaue Auflösung aufklären und zeigen, dass die Architektur und die inneren strukturgebenden Teile des Komplexes mit bestimmten Viren-Proteinen verwandt sind, aber evolutionär an ihre Funktion als Sekretionssystem angepasst wurden“, erklärt Wendler.

So ist die Erkennungsstelle für ein Abbruchprotein, das den Komplex nach Sekretion der pathogenen Effektoren recycelt, in der von Wendler aufgeklärten kontrahierten Form des Komplexes sehr gut zugänglich. In einem Modell der nicht-kontrahierten Form dagegen ist die Erkennungsstelle für das Abbruchprotein in der Röhrenwand versteckt – so werden nur Komplexe recycelt, die ihre "Giftpfeile" bereits verschossen haben.

Als nächsten Schritt will Wendler die Auflösung der Strukturanalysen weiter verbessern und auch die Struktur des nicht-kontrahierten Sekretionsapparats detailliert aufklären, um Einblick in den Kontraktionsmechanismus zu bekommen. „Die umfassende Aufklärung der Bestandteile und der Funktionsweise des Sekretionssystems könnte dann neue Chancen für die Entwicklung neuer wirksamer Antibiotika eröffnen“, sagt Wendler.
(Cell Reports 2014) göd

Publikation:
Structure of the VipA/B type VI secretion complex suggests a contraction-state specific recycling system
S. Kube, N. Kapitain, T. Zimniak, F. Herzog, A. Mogk, P. Wendler
Cell Reports 2014
Doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2014.05.034
http://www.cell.com/cell-reports/abstract/S2211-1247(14)00428-8

Kontakt:
Dr. Petra Wendler
Genzentrum der LMU
Tel. +49 (0)89 2180 76928
Fax +49 (0)89 2180 76931
wendler@genzentrum.lmu.de
http://www.wendler.genzentrum.lmu.de/petra-wendler/

Luise Dirscherl | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse
21.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Wie Pflanzen ihr Gedächtnis vererben
21.08.2017 | Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI)

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: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse

21.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Institut für Lufttransportsysteme der TUHH nimmt neuen Cockpitsimulator in Betrieb

21.08.2017 | Verkehr Logistik