Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die innige Bindung an die Darmzelle

07.09.2011
HZI-Forscher zeigen im Detail, wie EHEC-Bakterien sich anhaften.

Jedes Jahr beschäftigen Fälle mit „Enterohämorrhagischen Escherichia coli“-Bakterien, kurz EHEC, Forscher in ganz Deutschland. Während einer Infektion besiedeln die Bakterien die Darmschleimhaut und produzieren ein Gift, das blutige Durchfälle auslöst und zu schweren Komplikationen führen kann.


Elektronenmikroskopische Aufnahme von EHEC-Bakterien. Foto: Manfred Rohde, HZI

Forscher des Braunschweiger Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) haben nun in Zusammenarbeit mit deutschen und amerikanischen Kollegen die Anheftung von klassischen EHEC-Bakterien, Serotyp O157:H7, an die Darmzelle genauer untersucht und auf atomarer Ebene entschlüsselt, wie diese Bindung funktioniert.

Nur drei winzige Bausteine eines Bakterienmoleküls, sogenannte Aminosäuren, sorgen dafür, dass die Bakterien so fest auf der Darmzelle sitzen können. Die Ergebnisse veröffentlichte jetzt das Wissenschaftsmagazin „Structure“ in seiner aktuellen Ausgabe.

„EHEC sind krankheitserregende Verwandte der E. coli-Bakterien unserer gesunden Darmflora“, sagt Professor Theresia Stradal, die vor kurzem vom Braunschweiger Helmholtz-Zentrum an die Universität Münster wechselte. EHEC werden durch kontaminierte Lebensmittel und Schmierinfektionen übertragen und binden im Körper sehr fest an Darmzellen. „Dazu injizieren sie mit einer Art ‚molekularer Spritze‘ einen Proteincocktail, der in der Wirtszelle eine sogenannte Signalkaskade auslöst.“ Im Verlauf dieser Prozesse werden die Bakterien auf der Oberfläche der Darmzelle verankert und sitzen fest auf kleinen, sockelartigen Podesten. Zudem bilden die Bakterien ein Zellgift, das die schweren Durchfälle verursacht und die Gefahr von Komplikationen erhöht.

Den festen Kontakt zwischen EHEC und Darmzelle vermitteln drei Proteine, die bakteriellen Faktoren Tir und EspFU, die in die Wirtszelle injiziert werden, und IRSp53 der Darmzellen. Letzteres sammelt sich unterhalb der Oberfläche der Darmzelle und wird von dem Bakterium als Brücke zu den Wirtszellfaktoren genutzt, die die Podeste bilden und aufrechterhalten. Diese Verbindung wurde von der Arbeitsgruppe von Theresia Stradal und den amerikanischen Kollegen im Jahr 2009 erstmals erkannt und beschrieben.

Strukturbiologen des HZI haben nun diese Wechselwirkung des EHEC-Faktors Tir mit dem menschlichen Protein IRSp53 entschlüsselt. Dazu analysierten sie die atomare Struktur dieser Proteine während der Bindung aneinander. Sie entdeckten, dass zwei Tir-Proteine und ein zweikettiges IRSp53 nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip ineinander einrasten. Das Besondere an der Bindung: lediglich drei Bausteine des Bakterienproteins Tir sorgen für die feste Wechselwirkung und binden in einer bislang unentdeckten Furche auf der Oberfläche des Wirtsproteins IRSp53. „Die Festigkeit und Spezifität dieser Bindung war sehr überraschend“, erklärt Dr. Konrad Büssow, Leiter der Arbeitsgruppe „Strukturuntersuchungen an Faktoren der Pathogenabwehr“ am HZI.

Wenn die Forscher nur eine einzige Aminosäure entweder am bakteriellen Tir oder am menschlichen IRSp53 verändern, verschlechtert sich bereits die Bindung der Proteine aneinander. „Diese Arbeit zeigt zum ersten Mal die atomaren Details der Wechselwirkung von EHEC Tir mit dem Wirtszellen-Protein IRSp53“, so Büssow.

„Mit dem Wissen über diese neue Wechselwirkung könnte in Zukunft auch die zelluläre Rolle von IRSp53 besser verstanden werden“, sagt der Doktorand Jens de Groot, der gemeinsam mit dem Doktoranden Kai Schlüter mit einem Großteil der experimentellen Arbeit befasst war, „denn Bakterien nutzen zumeist schon existierende Bindungsstellen und funktionieren diese für ihre Zwecke um.“

Publikation: de Groot JC; Schlüter K; Carius Y; Quedenau C; Vingadassalom D; Faix J; Weiss SM; Reichelt J; Standfuß-Gabisch C; Lesser CF; Leong JM; Heinz DW; Büssow K; Stradal TEB. Structural Basis for Complex Formation Between Human IRSp53 and the Translocated Intimin Receptor Tir of Enterohemorrhagic E. coli. 2011 Sep 7;19(9):1294-1306.

Dr. Bastian Dornbach | Helmholtz-Zentrum
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-hzi.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften