Für die krankmachende Wirkung vieler Bakterien spielen Nanomaschinen in ihren Zellen eine entscheidende Rolle. So genannte Sekretionssysteme vom Typ IV injizieren als winzige Nadeln Virulenzproteine in infizierte Wirtszellen. Sie vermitteln aber auch den Austausch von Virulenzgenen zwischen verschiedenen Bakterienarten. Wissenschaftler haben nun eine bisher unbekannte Funktion dieser Nanomaschinen entdeckt: Sie ermöglichen es den Bakterien, sich besser an ihre Wirtsorganismen anzupassen.
Diese Erkenntnisse von Wissenschaftlern am Biozentrum der Universität Basel sind bedeutsam für das Verständnis der Evolutionsgeschichte bakterieller Krankheitserreger und eröffnen weiterhin erfolgversprechende Perspektiven für die Entwicklung neuer Antiinfektiva – Medikamente die gegen verschiedene Keime eingesetzt werden können.
Bakterielle Krankheitserreger benötigen spezifische Virulenzfaktoren, um ihre Wirtsorganismen erfolgreich infizieren zu können. Das daraus resultierende Spektrum unterschiedlicher Wirte, das von einem bestimmen Erreger infiziert wird, kann sich im Lauf der Zeit stetig ändern. Dieser evolutionäre Prozess wird als Wirtsanpassung bezeichnet. Derselbe Anpassungsprozess kann auch dazu führen, dass sich das Virulenzpotenzial eines bakteriellen Erregers für einen bestimmten Wirt reduziert. Bisher weitgehend unbekannt waren die genetischen und molekularen Gegebenheiten, die dieser Wirtsanpassung zu Grunde liegen.
Wie sich Erreger an die Wirte anpassen
Die Bakterien-Gattung Bartonella umfasst eine Gruppe eng verwandter Erreger, die den Menschen und andere Säugetiere infizieren, die aber hinsichtlich ihres Virulenzpotenzials und ihrer Anpassungsfähigkeit an neue Wirtsorganismen charakteristische Unterschiede aufweisen.
Die Forschungsgruppen um Christoph Dehio, Professor am Biozentrum, und Stephan Schuster, früher Gruppenleiter am Max-Planck-Institut in Tübingen und heute Professor an der PennState University in Pennsylvania, haben nun einige der Faktoren entdeckt, die für die Wirtsanpassung dieser Erreger verantwortlich sind.
Nanomaschinen als Ansatzpunkte für neue Antiinfektiva
Die Forschungsergebnisse in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature Genetics“ zeigen, dass die Eigenschaft von Bartonella, sich an Wirtsorganismen anpassen zu können, von bestimmten Typ-IV-Sekretionssystemen vermittelt wird. Die Sekretionssysteme verschiedener Erregerarten erweisen sich nur als geringfügig variabel, während die dadurch in Wirtszellen eingespritzten Virulenzproteine hochgradig variabel sind und somit die spezifische Anpassung an den jeweiligen Wirt zu vermitteln scheinen. Die Wirkungsweise der einzelnen Virulenzfaktoren ist noch nicht vollständig bekannt.
Die neuen Befunde unterstreichen die zentrale Bedeutung der Typ-IV-Sekretionssysteme für bakterielle Infektionen. Aufgrund ihrer geringen Variabilität könnten diese Nanomaschinen erfolgversprechende Ansatzpunkte für die Entwicklung neuartiger Antiinfektiva darstellen.
(idw – Universität Basel, 27.11.2007 – DLO)
