News: In die Zange genommen
Mehr als eine Milliarde Menschen infizieren sich pro Jahr mit Salmonellen, den am weitesten verbreiteten Nahrungsmittelvergiftern. In über drei Millionen Fällen enden die Infektionen tödlich - triftige Gründe, sich die Praktiken dieses Bakteriums einmal genauer anzusehen.
Kopfschmerzen, Schüttelfrost, Erbrechen, Durchfall und Fieber – so machen sich die unliebsamen Gäste bemerkbar. Die Salmonellen, die hier gemeint sind, verstecken sich in verschiedenen Lebensmitteln, und das macht es ihnen so einfach, ihren Wirt, den Menschen, zu erobern. Vor allem rohe Eier, in Form von Cremes, Konditoreiwaren, Mayonnaise und Speiseeis, aber auch Geflügel-, Rind- und Schweinefleisch dienen als Shuttlebus für die Bakterien.
Aber wie schaffen es diese ungebetenen Besucher, in die menschlichen Zellen einzudringen? Bekannt ist schon seit geraumer Zeit, dass die Salmonellen ein Protein mit Namen SipA (Salmonella Invasion Protein A) produzieren und in die Zellen einschleusen. SipA bringt dort die so genannten Actine dazu, die Zellstruktur neu zu ordnen. Diese Proteine setzen sich zu größeren Strukturen, den Actin-Filamenten, zusammen und bilden so, ähnlich dem Gebälk eine Fachwerkhauses, das Gerüst der Zelle. Wie aber genau SipA diesen Umstrukturierungsprozess ins Rollen bringt, lag bisher im Dunkeln.
Forscher von der Rockefeller University und der University of Virginia versuchten jetzt, Licht in das Dunkel zu bringen. Mit Hilfe von Röntgenstrukturanalyse und Elektronenmikroskopie untersuchten die Arbeitsgruppen um Eric Stebbins und Edward Egelman auf molekularer Ebene, wie SipA an die Actin-Proteine bindet.
Dabei zeigte sich, dass SipA ist wie eine Heftklammer geformt ist, wobei zwei Arme vom gebogenen Mittelteil herausragen. Das Innenstück des Moleküls bindet zunächst an ein Actin-Protein, dann greifen die beiden Arme weitere Actin-Moleküle und heften schließlich die einzelnen Proteine aneinander. Auf diese Weise baut SipA das Actin-Gerüst neu auf, so wie Bauarbeiter aus einzelnen Stahlträgern ein Gerüst zusammenschweißen.
Die Zelle ändert hierbei ihre Form derart, dass sie das Bakterium umfließt und sich dann einverleibt – womit das Ziel erreicht ist. In der Wirtszelle können sich die Salmonellen dann weiter vermehren. Fazit: Die Infektion breitet sich aus.
"Wir glauben, dass das Protein körpereigene, actinbindende Proteine imitiert. Auf diese Weise stellt das Salmonella-Bakterium eine Art Trojanisches Pferd dar, weil es gesunde Zellen dazu bringt, es hineinzulassen" erläutert Egelman.
Das Protein scheint dabei recht raffiniert vorzugehen, wie Stebbins berichtet: "Es veranlasst seine eigene Aufnahme in die Wirtszelle, aber wenn es einmal drin ist, sendet es andere Proteine aus, die den durch SipA ausgelösten Effekt wieder abschalten."
Die Ergebnisse dieser Studien lassen Rückschlüsse auf andere Bakterienarten zu, nutzen doch viele Bakterien ähnliche Stoffe, welche die Form der anvisierten Zellen verändern.
Aber auch für die Salmonellen ergeben sich wichtige Konsequenzen: Wenn es gelänge, Wirkstoffe zu entwerfen, die verhinderten, dass SipA an Actin bindet, könnten sich damit neue Wege für die Bekämpfung von Salmonelleninfektionen eröffnen.
Aber wie schaffen es diese ungebetenen Besucher, in die menschlichen Zellen einzudringen? Bekannt ist schon seit geraumer Zeit, dass die Salmonellen ein Protein mit Namen SipA (Salmonella Invasion Protein A) produzieren und in die Zellen einschleusen. SipA bringt dort die so genannten Actine dazu, die Zellstruktur neu zu ordnen. Diese Proteine setzen sich zu größeren Strukturen, den Actin-Filamenten, zusammen und bilden so, ähnlich dem Gebälk eine Fachwerkhauses, das Gerüst der Zelle. Wie aber genau SipA diesen Umstrukturierungsprozess ins Rollen bringt, lag bisher im Dunkeln.
Forscher von der Rockefeller University und der University of Virginia versuchten jetzt, Licht in das Dunkel zu bringen. Mit Hilfe von Röntgenstrukturanalyse und Elektronenmikroskopie untersuchten die Arbeitsgruppen um Eric Stebbins und Edward Egelman auf molekularer Ebene, wie SipA an die Actin-Proteine bindet.
Dabei zeigte sich, dass SipA ist wie eine Heftklammer geformt ist, wobei zwei Arme vom gebogenen Mittelteil herausragen. Das Innenstück des Moleküls bindet zunächst an ein Actin-Protein, dann greifen die beiden Arme weitere Actin-Moleküle und heften schließlich die einzelnen Proteine aneinander. Auf diese Weise baut SipA das Actin-Gerüst neu auf, so wie Bauarbeiter aus einzelnen Stahlträgern ein Gerüst zusammenschweißen.
Die Zelle ändert hierbei ihre Form derart, dass sie das Bakterium umfließt und sich dann einverleibt – womit das Ziel erreicht ist. In der Wirtszelle können sich die Salmonellen dann weiter vermehren. Fazit: Die Infektion breitet sich aus.
"Wir glauben, dass das Protein körpereigene, actinbindende Proteine imitiert. Auf diese Weise stellt das Salmonella-Bakterium eine Art Trojanisches Pferd dar, weil es gesunde Zellen dazu bringt, es hineinzulassen" erläutert Egelman.
Das Protein scheint dabei recht raffiniert vorzugehen, wie Stebbins berichtet: "Es veranlasst seine eigene Aufnahme in die Wirtszelle, aber wenn es einmal drin ist, sendet es andere Proteine aus, die den durch SipA ausgelösten Effekt wieder abschalten."
Die Ergebnisse dieser Studien lassen Rückschlüsse auf andere Bakterienarten zu, nutzen doch viele Bakterien ähnliche Stoffe, welche die Form der anvisierten Zellen verändern.
Aber auch für die Salmonellen ergeben sich wichtige Konsequenzen: Wenn es gelänge, Wirkstoffe zu entwerfen, die verhinderten, dass SipA an Actin bindet, könnten sich damit neue Wege für die Bekämpfung von Salmonelleninfektionen eröffnen.
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