Das humanpathogene Bakterium Streptococcus pyogenes liefert den Schlüssel zu einem neuartigen Markierungssystem: Forscher um Mark Howarth an der University of Oxford entwickelten einen molekularen Superkleber, den sie auf dem diesjährigen Treffen der American Chemical Society vorstellten. Dafür spalteten sie ein Protein des Bakteriums in zwei Teile, die bei Kontakt wieder eine chemische Bindung eingehen und so verschiedenste Biomoleküle miteinander verkleben können – eine für diagnostische Verfahren wichtige Eigenschaft.

Streptococcus pyogenes verursacht beim Menschen schmerzhafte Infektionen wie Scharlach, eitrige Mandelentzündung und nekrotisierende Fasziitis, bei der betroffene Hautschichten Blasen werfen und absterben. Innerhalb eines Proteins, das am Infektionsprozess beteiligt ist, können spontan chemische Bindungen entstehen, was es zu einem perfekten Kandidaten für einen innovativen Protein-Tag machte. Forscher verwenden solche Tags unter anderem zum Nachweis von Proteinen oder zur Markierung von Zellstrukturen. Allerdings basieren bisherige Systeme auf weniger stabilen zwischenmolekularen Wechselwirkungen, die sich beispielsweise durch Scherkräfte lösen können.

Haworths Proteinkleber löst dieses Problem, indem er eine chemische Bindungen eingeht. Dazu spalteten die Forscher das Bakterienprotein in zwei Untereinheiten: "SpyCatcher" und "SpyTag". Die Klebewirkung entfaltet sich, sobald SpyCatcher und SpyTag aufeinandertreffen und mittels Peptidbindung auf molekularer Ebene verleimt werden. Auf diese Weise markierten die Forscher Säugerzellen mit einem Fluoreszenzfarbstoff, wobei sie SpyTag und SpyCatcher mit einem Membranprotein beziehungsweise dem Farbstoff fusionierten. Theoretisch verklebt dieses genetisch kodierbare System verschiedenste Proteine miteinander. Die Bindung ist dabei sowohl säure- als auch hitze- und kältebeständig.

Die Anwendungsmöglichkeit des Bakterienklebers sieht Howarth beispielhaft im Nachweis zirkulierender Krebszellen. Diese lösen sich vom Tumor und gelangen in den Blutstrom, mit dem sie sich im gesamten Körper verbreiten und Metastasen ausbilden. Mit Hilfe des SpyTag-Systems zur Erkennung solcher Zellen könnten Ärzte Krebsdiagnosen in Zukunft deutlich früher stellen.