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Ungleiche Hinterlassenschaft

Mikroben bunkern Resistenzfaktoren

Nicht nur bei Menschen werden Geschwister beim Erbe ungleich bedacht. Bei Bakterien führt der Effekt dazu, dass Zellen über mehrere Generationen Resistenzproteine ansammeln.
Multiresistenter Keim

Die Bakterien einer Kolonie mögen genetisch identisch sein. Doch manche der Zellen sind älter als andere – und dadurch besser vor Antibiotika geschützt. Das berichtet eine Arbeitsgruppe um Tobias Bergmiller vom Institute of Science and Technology Austria in Klosterneuburg in der neuen Ausgabe von "Science". Ursprung ist eine Besonderheit der Zellteilung: Die Zellpole, von denen die Teilung ausgeht, ziehen nicht nur die DNA an sich, sondern auch Proteine in der Zellmembran. Wie Bergmiller nun zeigte, sammeln sich bei den ältesten Zellpolen im Lauf der Teilungen immer mehr Membranproteine, die Antibiotika unschädlich machen. Dadurch sind Bakterien mit diesen alten Polen resistenter als die meisten anderen Artgenossen der Kolonie.

Resistenzen gegen Antibiotika entstehen durch viele verschiedene Mechanismen. Einer davon wirkt über so genannte Effluxpumpen – Proteine in der Zellmembran, die Giftstoffe aus der Zelle transportieren, bevor sie Schaden anrichten. So auch ein Proteinkomplex namens AcrAB-TolC, der das Bakterium Escherichia coli vor einer ganzen Reihe Antibiotika schützt. Bergmillers Gruppe beobachtete, wie AcrAB-TolC bei jeder Zellteilung zu den Polen wanderte und sich auf die Tochterzellen aufteilte. Jede Tochterzelle erhält einen der beiden Zellpole der Mutterzelle. Vor der nächsten Teilung wird ein Pol neu gebildet, so dass eine sich teilende Zelle zwei unterschiedlich alte Pole weitergibt.

Wie das Team zeigen konnte, bleibt das AcrAB-TolC auch langfristig in der Nähe der Zellpole. Neu entstehende Proteine dagegen sind gleich verteilt, so dass ein alter Zellpol zu seinen geerbten Proteinen die Hälfte des neu gebildeten Vorrats erhält. Entsprechend reagierten im Experiment auch Bakterien mit unterschiedlich alten Polen sehr unterschiedlich auf Antibiotikagaben, ganz ohne dass sie sich im Erbgut unterscheiden würden.

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