Wie gefährliche Darmbakterien heil durch den sauren Magen kommen
In Entwicklungsländern erkranken zahlreiche Kleinkinder an schwerem
Durchfall, viele sterben daran. Dahinter stecken häufig
krankheitserregende Stämme des Darmbakteriums Escherichia coli
(enteropathogene Escherichia coli – EPEC) und Bakterien der Gattung
Yersinia. Diese Bakterien entfalten ihre Wirkung, indem sie sich an Zellen
des Dünndarms anheften und über eine Art Nadelapparat Gifte in den Darm
injizieren. Menschen nehmen die Bakterien häufig über den Mund auf, sodass
eigentlich der Magen mit seiner zerstörerischen Säure eine Barriere gegen
die Infektion bieten sollte. Mitglieder des Sonderforschungsbereichs 766
„Die bakterielle Zellhülle“ an der Universität Tübingen, zu dem auch
Wissenschaftler des Universitätsklinikums sowie Jack C. Leo und Professor
Dirk Linke vom Tübinger Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie
gehörten, hat die Vorgänge näher untersucht. Sie haben entdeckt, wie sich
die Bakterien bei der Passage durch den Magen vor Säurestress und
mechanischen Belastungen schützen können. Ihre Forschungsergebnisse
veröffentlichen sie nun in der Fachzeitschrift Molecular Microbiology.
EPEC- und Yersinia-Bakterien befallen die Zellen des Dünndarms, die die
Nahrung aufnehmen. Dabei nutzen die Bakterien sogenannte Adhäsine,
Anheftungsstoffe, wie zum Beispiel das Intimin (ein Protein; von „intimate
adherence“), um sich an die Darmepithelzellen anzuheften und eine
Transportverbindung zwischen den Bakterien und der Darmzelle herzustellen.
Durch diesen Kanal gelangen durchfallerregende Gifte in den menschlichen
Darm. Vor der eigentlichen Infektion im Darm befindet sich das Intimin
zunächst in der äußeren Hülle der Bakterien, die aus mehreren Schichten
besteht: der inneren und der äußeren Membran, und dazwischen ist die
festere Zellwand. Ihr Gerüst besteht aus Peptidoglykan, einem netzartigen
Riesenmolekül, das aus Zucker- und Aminosäurebausteinen besteht.
Die Forscher haben herausgefunden, dass das Intimin eine Proteindomäne
(LysM) besitzt, die das Intimin an das Peptidoglykan bindet. „Allerdings
funktioniert das nur unter sauren Bedingungen“, erklärt Dirk Linke. Diese
Bindung wirkt stabilisierend auf die Zellhülle des Bakteriums. „Wir gehen
davon aus, dass die EPEC-Bakterien durch diesen Mechanismus vor
aggressiver Säure und mechanischen Belastungen geschützt sind und daher
unbeschadet den Magen passieren können.“ Das Intimin unterstützt somit den
Infektionsprozess der Bakterien, die möglicherweise sonst kaum in den
Dünndarm gelangen könnten. Die Wissenschaftler vermuten, dass das Intimin
die Virulenz (Gefährlichkeit) dieser Bakterien deutlich erhöht.
Geldgeber des SFB 766 „Die bakterielle Zellhülle: Struktur, Funktion und
Schnittstelle bei der Infektion“ (The Bacterial Cell Envelope: Structure,
Function and Infection Interface) ist die Deutsche Forschungsgemeinschaft
(DFG).
Originalpublikation:
Jack C. Leo, Philipp Oberhettinger, Manish Chaubey, Monika Schütz, Daniel
Kühner, Ute Bertsche, Heinz Schwarz, Friedrich Götz, Ingo B. Autenrieth,
Murray Coles, Dirk Linke: The Intimin periplasmic domain mediates
dimerisation and binding to peptidoglycan. Molecular Microbiology, DOI
10.1111/mmi.12840
Medizin am Abend DirektKontakt:
Prof. Dr. Dirk Linke
Vormals SFB 766 an der Universität Tübingen und Max-Planck-Institut für
Entwicklungsbiologie
Universität Oslo
dirk.linke[at]ibv.uio.no
Prof. Dr. Friedrich Götz
Universität Tübingen
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
SFB 766 und Mikrobielle Genetik
Telefon +49 70 71 29-74635
friedrich.goetz[at]uni-tuebingen.de
In Entwicklungsländern erkranken zahlreiche Kleinkinder an schwerem
Durchfall, viele sterben daran. Dahinter stecken häufig
krankheitserregende Stämme des Darmbakteriums Escherichia coli
(enteropathogene Escherichia coli – EPEC) und Bakterien der Gattung
Yersinia. Diese Bakterien entfalten ihre Wirkung, indem sie sich an Zellen
des Dünndarms anheften und über eine Art Nadelapparat Gifte in den Darm
injizieren. Menschen nehmen die Bakterien häufig über den Mund auf, sodass
eigentlich der Magen mit seiner zerstörerischen Säure eine Barriere gegen
die Infektion bieten sollte. Mitglieder des Sonderforschungsbereichs 766
„Die bakterielle Zellhülle“ an der Universität Tübingen, zu dem auch
Wissenschaftler des Universitätsklinikums sowie Jack C. Leo und Professor
Dirk Linke vom Tübinger Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie
gehörten, hat die Vorgänge näher untersucht. Sie haben entdeckt, wie sich
die Bakterien bei der Passage durch den Magen vor Säurestress und
mechanischen Belastungen schützen können. Ihre Forschungsergebnisse
veröffentlichen sie nun in der Fachzeitschrift Molecular Microbiology.
EPEC- und Yersinia-Bakterien befallen die Zellen des Dünndarms, die die
Nahrung aufnehmen. Dabei nutzen die Bakterien sogenannte Adhäsine,
Anheftungsstoffe, wie zum Beispiel das Intimin (ein Protein; von „intimate
adherence“), um sich an die Darmepithelzellen anzuheften und eine
Transportverbindung zwischen den Bakterien und der Darmzelle herzustellen.
Durch diesen Kanal gelangen durchfallerregende Gifte in den menschlichen
Darm. Vor der eigentlichen Infektion im Darm befindet sich das Intimin
zunächst in der äußeren Hülle der Bakterien, die aus mehreren Schichten
besteht: der inneren und der äußeren Membran, und dazwischen ist die
festere Zellwand. Ihr Gerüst besteht aus Peptidoglykan, einem netzartigen
Riesenmolekül, das aus Zucker- und Aminosäurebausteinen besteht.
Die Forscher haben herausgefunden, dass das Intimin eine Proteindomäne
(LysM) besitzt, die das Intimin an das Peptidoglykan bindet. „Allerdings
funktioniert das nur unter sauren Bedingungen“, erklärt Dirk Linke. Diese
Bindung wirkt stabilisierend auf die Zellhülle des Bakteriums. „Wir gehen
davon aus, dass die EPEC-Bakterien durch diesen Mechanismus vor
aggressiver Säure und mechanischen Belastungen geschützt sind und daher
unbeschadet den Magen passieren können.“ Das Intimin unterstützt somit den
Infektionsprozess der Bakterien, die möglicherweise sonst kaum in den
Dünndarm gelangen könnten. Die Wissenschaftler vermuten, dass das Intimin
die Virulenz (Gefährlichkeit) dieser Bakterien deutlich erhöht.
Geldgeber des SFB 766 „Die bakterielle Zellhülle: Struktur, Funktion und
Schnittstelle bei der Infektion“ (The Bacterial Cell Envelope: Structure,
Function and Infection Interface) ist die Deutsche Forschungsgemeinschaft
(DFG).
Originalpublikation:
Jack C. Leo, Philipp Oberhettinger, Manish Chaubey, Monika Schütz, Daniel
Kühner, Ute Bertsche, Heinz Schwarz, Friedrich Götz, Ingo B. Autenrieth,
Murray Coles, Dirk Linke: The Intimin periplasmic domain mediates
dimerisation and binding to peptidoglycan. Molecular Microbiology, DOI
10.1111/mmi.12840
Medizin am Abend DirektKontakt:
Prof. Dr. Dirk Linke
Vormals SFB 766 an der Universität Tübingen und Max-Planck-Institut für
Entwicklungsbiologie
Universität Oslo
dirk.linke[at]ibv.uio.no
Prof. Dr. Friedrich Götz
Universität Tübingen
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
SFB 766 und Mikrobielle Genetik
Telefon +49 70 71 29-74635
friedrich.goetz[at]uni-tuebingen.de
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