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Protein schärft Angriffsnadel von Salmonellen

16.05.2014

Kleinste Spritzen im Nanomassstab, das sind die Waffen der Salmonellen. Mit ihnen injizieren die Krankheitserreger molekulare Wirkstoffe in ihre Wirtszellen und manipulieren sie zu ihrem eigenen Vorteil.

Die Forscher am Biozentrum der Universität Basel zeigen in ihrer aktuellen Publikation in «Cell Reports» nun erstmals, dass ein oft untersuchtes Protein aus dem Salmonellen-Stoffwechsel auch diese Spritzen aktiviert und damit erst die Vermehrung und Ausbreitung der Salmonellen im gesamten Körper ermöglicht.


Schnitt durch eine mit Salmonellen (gelb) infizierte Milz (Rot: rote Blutkörperchen; Blau: Neutrophile).

(Bild: Universität Basel, Biozentrum)

In den Sommermonaten sind Infektionen mit Salmonellen wieder allgegenwärtig. Sie werden durch verunreinigte Nahrungsmittel wie Speiseeis oder rohe Eier aufgenommen und führen zu schweren Durchfallerkrankungen. Auch lebensbedrohliche Erkrankungen wie Typhus werden durch Salmonellen ausgelöst.

Prof. Dirk Bumann vom Biozentrum der Universität Basel beschäftigt sich schon seit mehreren Jahren mit den Infektionsmechanismen von Salmonellen. Er konnte mit seinem Team nun erstmals zeigen, dass das bakterielle Protein EIIAGlc nicht nur, wie bereits bekannt, für die Aufnahme von Nährstoffen zuständig ist, sondern eine weitere zentrale Rolle bei der Besiedlung des Wirtsorganismus spielt.

Neue Funktion für altbekanntes Protein

Salmonellen besitzen einen ausgefeilten Injektionsapparat, das Typ III Sekretionssystem. Mit dieser molekularen Nadel injizieren sie Giftstoffe in die Wirtszelle. Diese manipulieren Vorgänge in der Wirtszelle und sorgen damit für optimale Wachstumsbedingungen im Bakterienversteck. Völlig unerwartet haben Bumann und sein Team in dem Protein EIIAGlc nun einen wichtigen Mitspieler in diesem Infektionsgeschehen erkannt. Dem Protein wurden zuvor schon viele Funktionen im bakteriellen Stoffwechsel zugeschrieben wie zum Beispiel die Aufnahme von Zuckermolekülen.

Aufmerksam machte die Forscher jedoch die Tatsache, dass die Fähigkeit der Salmonellen sich intrazellulär zu vermehren und im Organismus zu streuen bei defektem EIIAGlc komplett verloren ging. Weitere Untersuchungen brachten die Basler Forscher schliesslich auf die richtige Spur. Das Protein EIIAGlc dockt im Bakterium an den Injektionsapparat an, stabilisiert diesen und aktiviert so die Freisetzung der Effektoren. «Wir konnten eindeutig zeigen, dass das EIIAGlc hauptsächlich diese Aktivierungsfunktion hat, während die vielfältigen anderen beschriebenen Stoffwechselfunktionen für das Krankheitsgeschehen eine geringe Rolle spielen», bringt Bumann seine Ergebnisse auf den Punkt.

Zielmolekül für antibiotische Therapie

Jedes Jahr, so schätzt man, erkranken weltweit etwa 16 Millionen Menschen an einer lebensbedrohlichen Salmonelleninfektion, die den gesamten Organismus befällt. Dass sich die Bakterien im Wirt ausbreiten können, hängt dabei stark von der Funktionstüchtigkeit des Injektionssystems ab. «Mit EIIAGlc haben wir einen neuen möglichen therapeutischen Angriffspunkt gefunden», sagt Bumann. Durch eine Hemmung des Proteins könnte man gezielt den Sekretionsapparat ausser Gefecht setzen. Da dieser vorrangig in Krankheitserregern vorkommt, könnten so Infektionen wirksam und gezielt bekämpft werden, ohne die natürliche Darmflora zu schädigen.

Originalbeitrag
Alain Mazé, Timo Glatter, Dirk Bumann
The central metabolism regulator EIIAGlc switches Salmonella from growth arrest to acute virulence through activation of virulence factor secretion
Cell Reports, published online 15 May 2014

Weitere Auskünfte
Prof. Dr. Dirk Bumann, Universität Basel, Biozentrum, Tel. +41 61 267 23 82, E-Mail: dirk.bumann@unibas.ch

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

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