Der Transport von Substanzen über die Membran in die Zelle ist an spezifische Membrantransportproteine gebunden. Forschenden des Universitätsklinikums Bonn (UKB) und der Universität Bonn ist es nun in Zusammenarbeit mit einem internationalen Team gelungen, die molekulare Struktur einer ganz neuen Klasse von solchen Membrantransportern aufzuklären.
Wie alle Zellen sind auch Bakterien von einer Zellmembran umgeben. Diese dünne Fettschicht hält Nährstoffe, Erbmaterial und Eiweiße der Zelle zusammen und ermöglicht so erst ihr Überleben. Andererseits müssen zum Beispiel Nährstoffe oder Moleküle, die als Bausteine für die Zelle dienen, die Membran überqueren können, sonst würde die Bakterie buchstäblich verhungern. Zu diesem Zweck bedienen sich Zellen sogenannter Membrantransporter. Das sind Eiweißmoleküle, welche in der Zellmembran sitzen und mit komplizierten Bewegungen Stoffe über die Membranbarriere transportieren. Die sogenannten TRAP Transporter helfen Krankheitserregern wie Haemophilus influenzae oder Vibrio cholerae ein kleines Zuckermolekül namens Sialinsäure über die Zellmembran zu bewegen. Sialinsäure kommt in menschlichem Gewebe sehr häufig vor und die Bakterien können sie mit dem TRAP Transporter förmlich aufsammeln und in ihre Zellwand einbauen. „Dort dient sie der Bakterie als eine Art Tarnkappe, um sich vor unserem Immunsystem verstecken zu können“, sagt der Bonner Wissenschaftler PD Dr Gregor Hagelueken.
Bakterieller Lastenaufzug live bei der Arbeit
Die Forschenden aus der Arbeitsgruppe von Hagelueken am Institut für Strukturbiologie des UKB benutzten die sogenannte cryo-Elektronenmikroskopie um die Struktur des Transporters zu entschlüsseln. „Unsere Ergebnisse stellen einen echten Durchbruch dar, da schon seit circa 20 Jahren versucht wurde die Struktur eines TRAP Transporters zu entschlüsseln“, sagt der Bonner Post-Doktorand Martin Peter. Er erinnert sich an den Moment als klar war, dass die Mammutaufgabe bewältigt war: „In diesem Augenblick waren wir die ersten, die jemals einen TRAP Transporter gesehen haben. Uns war dann sofort klar, wie das Eiweiß funktioniert. Es bewegt sich wie ein Aufzug in der Membran auf und ab.“ (Nature Communications, 2022; doi: 10.1038/s41467-022-31907-y)
Quelle: Universitätsklinikum Bonn
