Nanomotoren als Infektionshelfer

Die Mikrobe Agrobacterium Tumefaciens gilt als Spezialist dafür, Zellen mit fremdem Erbmaterial zu infizieren. Die Bakterien werden deshalb auch industriell genutzt, um transgene Pflanzen herzustellen. Forschern ist es nun mittels Experimenten an einzelnen Molekülen gelungen, die Arbeitsweise des Bakteriums zu analysieren und dessen hohe Effizienz bei der transgenen Infektion zu verstehen.

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Die Wissenschaftler um Martin Hegner vom Trinity College in Dublin und Andreas Engel vom Biozentrum der Universität Basel haben erkannt, dass das Protein VirE2 dabei eine entscheidende Rolle spielt. VirE2 wird vom Bakterium synthetisiert. A. Tumefaciens schleust, bevor es seine infektiöse DNA in den Wirt einschießt, dieses Eiweiß durch den Infektionskanal ein.

Sind die VirE2-Proteine im Innern der Pflanzenzelle angekommen, entwickeln sie große Kräfte, mit denen sie das fremde Erbmaterial des Bakteriums in die Zelle hineinziehen. Das Protein polymerisiert während dieses Vorgangs in eine besondere Form und bildet so einen Schutzmantel für die fremde DNA, der sie vor dem Immunsystem der Zelle schützt.

Erfolgreiche interdisziplinäre Zusammenarbeit

Das DNA-Protein-Gebilde wird schließlich in den Zellkern transportiert, wo eine Integration des eingeschleusten Erbmaterials in das Genom der Wirtszelle erfolgt. Ergebnis ist in der Natur eine wuchernde Pflanzenkrankheit. Im Falle von industriellen Anwendungen dagegen werden die gewünschten Eigenschaften auf die Pflanze übertragen. Das Forscherteam konnte die mechanische Aktivität des Proteins als Nanomotor direkt nachweisen.

Möglich war diese Untersuchung dank der interdisziplinären Zusammenarbeit von Forschern in den Gebieten Biologie, Chemie und Physik. Die neue Studie zeigt, wie bei der Untersuchung solch elementarer Prozesse auf Nanometerskala die Grenzen zwischen den klassischen Disziplinen verschwinden, so die Forscher in der Fachzeitschrift PLoS Biology.

(idw – Universität Basel, 28.02.2008 – DLO)