Bakterien-Typ IV-Sekretion
Antibiotika-resistente Bakterienstämme sind heute ein weit verbreitetes Problem und eine gewaltige Herausforderung für die Medizin.
Neue Forschungsergebnisse geben einen Einblick in das Typ IV-Sekretionssytem bei Bakterien und sind ein weiterer Schritt auf dem Weg im Kampf gegen Resistenzen.
Die Enträtselung der Bakterien-Sekretionssysteme hilft beim Verstehen der Ausbreitung von Antibiotika-Resistenzen!
Ein Wissenschaftler-Team um Prof. Waksman vom Institute of Structural and Molecular Biology (a joint Birkbeck/UCL Institute) hat das System sichtbar gemacht, über das Bakterien genetisches Material teilen und verbreiten. Diese Entdeckung wird im Kampf gegen die Ausbreitung von Antibiotika-Resistenzen eine wertvolle Hilfe sein.
Die neuen Ergebnisse enthüllen den Mechanismus der Bakterien-Typ IV-Sekretion. Das Typ IV-Sekretionssytem unterscheidet sich grundlegend von anderen Bakterien- Sekretionssytemen – sowohl in seiner molekularen Struktur als auch im Sekretionsmechanismus.
Die Typ IV-Sekretion kann genetisches Material zwischen Bakterien verteilen, insbesondere auch Antibiotika-Resistenz-Gene.
Dieser Mechanismus ist also direkt verantwortlich für die Ausbreitung von Antibiotika-Resistenzen. Außerdem spielt es eine entscheidende Rolle bei der Toxin-Sekretion bei Infektionen wie Geschwüren (Ulcus), Keuchhusten und schweren Formen von Lungenentzündung ( z. B. Legionellose = („Legionärskrankheit”).
Mit Hilfe der Elektronenmikroskopie haben die Forscher das System in E. coli beobachtet und dann rekonstruiert. Der gesamte Mechanismus besteht aus zwei separaten Komplexen: einem in der äußeren Zellmembran und einem in der inneren Zellmembran. Beide Mechanismen sind durch eine stielartige Struktur im periplasmatischen Raum verbunden. Die Komplexe in der inneren und äußeren Zellmembran bilden Poren in der Membran aus, durch die die Sekretion erfolgt.
Das Verständnis des Sekretionssytems wird es den Wissenschaftlern ermöglichen, weitere Mechanismen zu finden, um Substanzen durch die innere und äußere Zellmembranen schleusen. Vielleicht hilft dieses Wissen sogar bei der Entwicklung neuartiger Tools für die genetische Modifikation menschlicher Zellen: Bakterien könnten als Carrier eingesetzt werden, um genetisches Material in menschliche Zellen zu transportieren.
Professor Waksman meint dazu: “Das Verstehen des Bakterien-Sekretionssytems kann uns helfen, Methoden zu entwickeln, um Sekretionsprozesse zu stoppen – damit könnte auch die Verbreitung von Antibiotika-resistenten Genen gestoppt werden. Angesichts der Verbreitung antibiotika-resistenter Bakterien und ihrer Bedrohung für die menschliche Gesundheit, kann unsere Arbeit einen wichtigen Beitrag für künftige Forschung auf dem Feld der Antimicrobials* leiten.“
Quelle:
Harry H. Low, Francesca Gubellini, Angel Rivera-Calzada, Nathalie Braun, Sarah Connery, Annick Dujeancourt, Fang Lu, Adam Redzej, Rémi Fronzes, Elena V. Orlova, Gabriel Waksman. Structure of a type IV secretion system. Nature, 2014; DOI: 10.1038/nature13081
* Antimicrobials: Antimikrobielle Substanzen sind Biozide, die die Vermehrungsfähigkeit oder Infektiosität von Mikroorganismen reduzieren oder sie abtöten. Dazu gehören
- Antibiotika gegen Bakterien
- Antimykotika gegen Pilze und pathogene Hefen (Medical Dictionnary: Antimicrobial).