Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Gen-Defekt hält Mikroben in Schach

nächste Meldung

Keine bakterielle Infektionskrankheit fordert weltweit mehr Todesopfer als die Tuberkulose. Und doch stirbt nicht jeder Mensch, der das Mycobacterium tuberculosis in sich trägt. Der Erreger überdauert manchmal jahrelang in einem Zustand niedriger Aktivität, ohne dass es zum Ausbruch der Krankheit kommt. Welche Genmutation diesen Zustand beeinflusst, haben nun Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie herausgefunden. Demnach sind Tuberkulose-Bakterien harmlos, wenn sie eine defekte Form des Gens PhoP besitzen. (Cell Host & Microbe, 15. Februar 2008)

Makrophage bei der Aufnahme von Tuberkukelbazillen (rot). Bild: Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie/Volker Brinkmann

Tuberkulose, an der auch in Deutschland jedes Jahr mehrere Tausend Menschen erkranken, ist manchmal ein schlummernder Drache. Über 100.000 Menschen stecken sich weltweit täglich mit dem Mycobacterium tuberculosis an, aber nicht bei allen löst der Erreger sofort die Krankheit aus. In einem Zustand niedriger Aktivität, eingesperrt in eine Kapsel, die der Wirtsorganismus zum Schutz gebildet hat, überdauert er, ohne sich zu vermehren. Sogar nach zehn oder zwanzig Jahren kann er erwachen und Tuberkulose herbeiführen. Zum Beispiel, wenn schlechte Ernährung oder eine zusätzliche Krankheit das Immunsystem seines Wirts schwächen. Wie reguliert der Erreger seinen Schlummerzustand und sein Erwachen? Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin haben jetzt ein Gen gefunden, das dabei eine wichtige Rolle spielt.

Bei ihrer Studie haben sich die Forscher der Vielfalt der belebten Natur bedient. M. tuberculosis kommt in zahlreichen Varianten vor: Der Stamm H37Rv zum Beispiel löst Tuberkulose aus. Der Stamm H37Ra hingegen ist harmlos. Er vermehrt sich nicht in seinen Wirtszellen und sein Stoffwechsel verharrt in einem dauerhaften Ruhezustand. Für Wissenschaftler ist dieser Stamm daher ein Modell für die Schlafphase während einer latenten Tuberkuloseinfektion.

"Dem unterschiedlichen Verhalten der zwei Stämme liegen winzige genetische Unterschiede zu Grunde", sagt Stefan Kaufmann, Direktor am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin. Er und seine Kollegen haben die Gene der beiden Erreger-Varianten Basenpaar für Basenpaar verglichen - und beim harmlosen H37Ra-Stamm unter anderem eine Punktmutation in dem Gen gefunden, das für das Protein PhoP kodiert. Und genau diese Mutation trägt dazu bei, dass H37Ra keine Krankheit auslöst. Das konnten die Wissenschaftler in zwei darauf folgenden Experimenten zeigen.

So fügten sie zunächst die intakte Form des PhoP-Gens in das Genom des harmlosen Erregers ein, der daraufhin aus seinem Schlummer erwachte. Er begann sich zu teilen und sich in den Wirtszellen zu vermehren. "Ein intaktes PhoP ist also offenbar notwendig, damit das Bakterium die Schwindsucht auslösen kann", sagt Kaufmann. Doch auf welche Weise fördert der Gen-Defekt den Schlafzustand? Die Forscher wussten bereits aus Studien anderer Gruppen, dass PhoP ein Transkriptionsfaktor ist. Er bindet normalerweise an die DNA und steuert so die Aktivität anderer Gene und natürlich der dazugehörigen Proteine. Bei der mutierten Form aber war genau diese Funktion gestört.

Um die Frage zu beantworten, welche Zielgene davon betroffen sind, verglichen die Immunologen die zwei Stämme miteinander. Sie prüften, welche Gene beim harmlosen Stamm übermäßig häufig oder übermäßig selten abgelesen werden. Dabei stießen die Forscher auf eine erhöhte Menge von Genabschriften (in Form von Boten- bzw. mRNA) des sogenannten Dormanz-Regulons. Diese Gruppe von Genen kodiert für Proteine, die den Ruhezustand eines Tuberkulose-Bakteriums einleiten und aufrechterhalten. Die Mutation im Gen PhoP führt offenbar dazu, dass die Menge dieser Proteine sich erhöht.

[MN/CB]

Originalveröffentlichung:

Cell Host&Microbes.3(2):97 (2008)

Dr. Bernd Wirsing | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

nächste Meldung

Im Focus: Materiezustände durch Licht verändern

Forscherinnen und Forscher der Universität Hamburg stören die kristalline Ordnung

Physikerinnen und Physikern der Universität Hamburg ist es gelungen, mithilfe von Laserpulsen die Ordnung von Quantenmaterie so zu stören, dass ein spezieller...

Im Focus: Disrupting crystalline order to restore superfluidity

When we put water in a freezer, water molecules crystallize and form ice. This change from one phase of matter to another is called a phase transition. While this transition, and countless others that occur in nature, typically takes place at the same fixed conditions, such as the freezing point, one can ask how it can be influenced in a controlled way.

We are all familiar with such control of the freezing transition, as it is an essential ingredient in the art of making a sorbet or a slushy. To make a cold...

Im Focus: Neuartiger topologischer Isolator

Erstmals haben Physiker einen topologischen Isolator gebaut, in dem nicht Elektronen oder Licht fließen, sondern Teilchen aus Licht und Materie. Ihre Neuerung präsentieren sie in „Nature“.

Topologische Isolatoren sind Materialien mit sehr speziellen Eigenschaften. Sie leiten elektrischen Strom oder Lichtteilchen nur an ihrer Oberfläche oder an...

Im Focus: Vorhang auf für das erste Teleskop des CTA-Observatoriums

Am 10. Oktober 2018 wurde das LST-1 (Large-Sized-Teleskop) auf der Kanareninsel La Palma eingeweiht. Es ist das erste von insgesamt über 100 geplanten Teleskopen im Cherenkov Telescope Array (CTA). Die Instrumente sollen Objekte und Ereignisse ins Visier nehmen, die Teilchen höchster Energie ins All schleudern und dabei Gammastrahlen aussenden. Dazu zählen zum Beispiel Supernova-Überreste, Doppelsternsysteme oder Pulsare.

Als Prototyp bildet das LST-1 die Vorhut für drei weitere Teleskope gleicher Bauart am selben Standort; darüber hinaus sind dort 15 mittelgroße Teleskope...

Im Focus: Mikro-Energiesammler für das Internet der Dinge

Fraunhofer-IWS Dresden druckt mit Polymer-Tinte elektronische Schichten

Dünne organische Schichten können Maschinen und Geräten neue Funktionen verleihen. Zum Beispiel ermöglichen sie winzig kleine Energierückgewinner. Die sollen...