Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bakterielles Pac-Man-Molekül schnappt nach Zucker

11.01.2017

Viele Krankheitserreger nutzen bestimmte Zuckerverbindungen ihres Opfers, um sich vor dem Immunsystem zu tarnen. Wissenschaftler der Universität Bonn haben nun in Kooperation mit Forschen der University of York in Großbritannien ein bakterielles Molekül analysiert, das an diesem Prozess beteiligt ist. Dabei zeigten sie, wie sich das Protein mit einer Pac-Man-ähnlichen Kaubewegung in die Zuckermoleküle verbeißt. Ihre Ergebnisse könnten Anhaltspunkte für die Entwicklung neuer Medikamente geben. Die Studie ist nun im „Biophysical Journal“ erschienen.

Zellen der Mund-, Nasen- oder Darmschleimhaut produzieren in großen Mengen Sialinsäure. Viele Bakterien verfügen über ein spezielles Transportsystem, mit dem sie die Zuckerverbindung aufnehmen können. Sie nutzen Sialinsäure etwa zur Energiegewinnung, aber auch, um den Argusaugen des Immunsystems zu entgehen. Dazu bauen sie den Zucker in ihre Zellwand ein. Dank dieser Tarnkappe aus körpereigenen Substanzen erkennen Abwehrzellen nicht, dass es sich bei den Bakterien um Eindringlinge handelt.


Die P-Domäne (gelb) patrouilliert mit geöffnetem Mund, bis sie auf ein Sialinsäuremolekül (lila) trifft. Diese „Schnappbewegung“ wurde durch Abstandsmessungen an den blauen Spin-Markern analysiert.

© Dr. Gregor Hagelüken/Uni Bonn

Viele Bakterien sind von zwei Membranen umgeben, die sie wie dünne Häutchen umhüllen. Die Aufnahme der Sialinsäure durch die innere dieser Membranen erfolgt oft über den so genannten TRAP-Transporter. Er besteht aus drei Komponenten.

Eine davon – die P-Domäne – patrouilliert frei beweglich zwischen den beiden Membranen. Wenn sie auf ein Sialinsäure-Molekül trifft, greift sie danach und bringt es zur inneren Membran. Dort sitzen fest verankert die beiden anderen Komponenten. Sie übernehmen die Aufgabe, die Zuckerverbindung in die Bakterienzelle zu schleusen.

Rasante Kaubewegung

„Die atomare Struktur der P-Domäne war bereits bekannt“, erklärt Dr. Gregor Hagelüken vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn. „Nun wollten wir zusammen mit unserem Kooperationspartner Dr. Gavin Thomas von der University of York herausfinden, wie genau sich die P-Domäne die Sialinsäure greift. Wir konnten zeigen, dass sie – bildlich gesprochen – mit geöffnetem Mund lauert, bis sie auf ein Zuckermolekül trifft. In diesem Moment schnappt sie zu.“ Die P-Domäne vollführt also eine rasante Kaubewegung, die entfernt an die Computerspielfigur Pac-Man erinnert.

Die Forscher nutzten in ihrer Arbeit die EPR-Spektroskopie, eine Methode, mit der sich Abstände von Molekülteilen zueinander auf den zehnmillionstel Millimeter genau messen lassen. Auf diese Weise konnten sie die Bewegung des „Pac-Man-Kiefers“ nachvollziehen.

„Dazu pflanzten wir den Bauplan für die P-Domäne in harmlose Darmbakterien ein und züchteten diese im Reagenzglas an“, erklärt Janin Glänzer, Doktorandin am Institut für Physikalische und Theoretische Chemie. „Dann haben wir das Protein in einem aufwendigen Verfahren gereinigt und fügten ihm unterschiedliche Mengen von Sialinsäure zu.“

Um die Kaubewegung zu untersuchen, nutzten die Forscher einen Trick: Sie versahen die „Kiefer“ der P-Domäne mit molekularen Etiketten und maßen dann den exakten Abstand zwischen diesen Markierungen. „Wir konnten so einerseits zeigen, dass die P-Domäne nur in zwei Formen vorliegen kann: einer geöffneten und einer geschlossenen“, sagt der Chemiker Martin Peter, der in seiner Masterarbeit an dem Thema gearbeitet hat.

„Eine stabile Übergangsform konnten wir nicht nachweisen. Ohne Sialinsäure befinden sich alle P-Domänen im geöffneten Zustand. Je mehr Zucker wir zugaben, desto mehr P-Domänen waren geschlossen.“

Die Erkenntnisse helfen möglicherweise dabei, neue Wirkstoffe gegen Krankheitserreger zu entwickeln, hofft Hagelüken. „Wir können zum Beispiel versuchen, die Kaubewegung zu unterbinden – zum Beispiel durch einen molekularen Maulkorb oder eine Maulsperre.“

Publikation: J. Glaenzer, M. Peter, G. H. Thomas, G. Hagelueken: PELDOR Spectroscopy Reveals Two Defined States of a Sialic Acid TRAP Transporter SBP in Solution, Biophysical Journal, DOI: 10.1016/j.bpj.2016.12.010

Kontakt:

Dr. Gregor Hagelüken
Institut für Physikalische und
Theoretische Chemie
Universität Bonn
Tel. 0228/733830
E-Mail: hagelueken@pc.uni-bonn.de

Johannes Seiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Gut vorbereitet ist halb verdaut
16.11.2018 | Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung

nachricht Übergangsmetallkomplexe: Gemischt geht's besser
16.11.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

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: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Im Focus: A Chip with Blood Vessels

Biochips have been developed at TU Wien (Vienna), on which tissue can be produced and examined. This allows supplying the tissue with different substances in a very controlled way.

Cultivating human cells in the Petri dish is not a big challenge today. Producing artificial tissue, however, permeated by fine blood vessels, is a much more...

Im Focus: Optimierung von Legierungswerkstoffen: Diffusionsvorgänge in Nanoteilchen entschlüsselt

Ein Forschungsteam der TU Graz entdeckt atomar ablaufende Prozesse, die neue Ansätze zur Verbesserung von Materialeigenschaften liefern.

Aluminiumlegierungen verfügen über einzigartige Materialeigenschaften und sind unverzichtbare Werkstoffe im Flugzeugbau sowie in der Weltraumtechnik.

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Gut vorbereitet ist halb verdaut

16.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Emulsionen masschneidern

15.11.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics