Direkt zum Inhalt
Bakterien-Attrappen

Künstliche Zellen sprechen Bakteriensprache

Sie sind nur Membranbläschen mit ein paar Biomolekülen. Trotzdem können sie sich mit Mikroorganismen verständigen - und sogar Krankheitserregern den Mund verbieten.
Rote Stäbchen und blaue Kügelchen mit pseudobiologischer Riffeltextur auf einem schwammartigen Material, das entweder halbtransparent oder spiegelnd, ganz sicher aber nicht biologisch ist.

Zellattrappen, die auf chemische Signale von Bakterien reagieren und selbst Signalstoffe aussenden, hat eine Arbeitsgruppe um Roberta Lentini von der Università di Trento hergestellt. Mit Hilfe dieser Kreation täuschten sie dem Bakterium Vibrio fischeri vor, es mit einem Artgenossen zu tun zu haben, und vermittelten chemische Signale zwischen zwei Bakterienarten, die normalerweise nicht miteinander kommunizieren. Wie die Forscherin berichtet, umhüllte sie künstliche Genabschnitte samt verschiedener Hilfsmoleküle aus den Kommunikationssystemen dreier gut erforschter Bakterienarten mit Membrankugeln aus Cholesterin und einem künstlichen Lipid. Lentini zeigte anschließend in mehreren Experimenten, dass diese einfache Konstruktion in der Lage ist, das so genannte Quorum Sensing echter Bakterien zu beeinflussen, mit dem die Mikroben ihr Verhalten koordinieren.

Im ersten Experiment testete Lentinis Team lediglich, ob ein Signalstoff des Bakteriums Vibrio fischeri in die künstlichen Zellen eindrang und die Genmaschinerie dazu brachte, ein fluoreszierendes Protein herzustellen. Anschließend konstruierte die Gruppe statt des Empfängers einen Sender für mehrere Signalstoffe aus der Gruppe der Acyl-Homoserinlactone in den Membrankugeln. Um herauszufinden, ob das System funktionierte, erschufen sie Bakterien, die auf diese Signale mit grüner Fluoreszenz reagieren. Nachdem sich dieser Ansatz ebenfalls bewährte, kombinierte das italienische Forscherteam die beiden Ansätze, um einen künstlichen Vermittler zwischen zwei Bakterienarten herzustellen, die normalerweise nicht miteinander interagieren. So konstruierten sie Zellattrappen, die Signalstoffe des Bakteriums Vibrio fischeri zum Anlass nahmen, einen Stoff herzustellen, der die Kommunikation des Krankheitserregers Pseudomonas aeruginosa unterbrach.

Auch innerhalb einer Art funktionierte das Prinzip: Künstliche Zellen, die Signalstoffe von Bakterien registrierten und daraufhin eigene Signalstoffe erzeugten, brachten das Bakterium Vibrio fischeri nach Angaben der beteiligten Forscherinnen und Forscher quasi im Dialog dazu, sie als Gleichgesinnte zu akzeptieren. In Gegenwart von Konstrukten, die keine Signalstoffe produzierten, veränderte sich die Aktivität von deutlich mehr Genen, als wenn sich die künstlichen Zellbläschen mit eigenen Chemikalien am Quorum Sensing beteiligten. Ob die Gebilde damit einen »zellulären Turing-Test« bestanden haben, wie einer der Mitautoren im Interview vollmundig verkündet, sei mal dahingestellt.

05/2017

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 05/2017

Lesermeinung

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Vielen Dank!

Partnervideos