Wie Darmbakterien die Magensäure überleben

8. September 2016, 11:14
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Forscher haben herausgefunden, welche Mechanismen E. coli-Bakterien aktivieren, um im sauren Milieu des Magens überleben zu können

Bern – Der Mund ist eine der Öffnungen, über den Krankheitserreger in den menschlichen Körper gelangen. Etwa durch kontaminierte Nahrungsmittel. Ein Schutz bietet die Magensäure. Aber nicht immer: Durch Speisen aufgenommene krankheitserregende Darmbakterien können in den extrem sauren Bedingungen des Magens überleben und gelangen so schließlich in den Darm. Dazu aktivieren Bakterien verschiedene Überlebensmechanismen, wie Forscher der Uni Bern nun herausgefunden haben.

Dieses bakterielle Säure-Resistenz-System lässt sich am besten an Escherichia coli-Bakterien beobachten. Für das Überleben von E. coli im Magen spielt ein bestimmtes Protein eine bedeutende Rolle. Wie es sich auf molekularer Ebene vor der Magensäure schützt, war bislang aber unklar. Nun ist es Hüseyin Ilgü und Jean-Marc Jeckelmann vom Institut für Biochemie und Molekulare Medizin der Universität Bern gelungen, die Struktur dieses Proteins und seine Funktionsweise zu entschlüsseln.

Transportprotein sichert das Überleben

Werden E. coli-Zellen sauren Bedingungen, also einem niedrigen pH-Wert, ausgesetzt, können Protonen über die Zellwände eindringen und das Zellinnere ansäuern. Das führt zum Absterben der Zellen. Um dies zu vermeiden, aktivieren Bakterien Mechanismen, die ein Überleben bei tiefem pH-Wert sicherstellen. Konkret sorgen Säure-Resistenz-Systeme dafür, dass im Zellinneren eine pH-Untergrenze nicht unterschritten wird, um das Überleben des Bakteriums zu ermöglichen. So werden bei der Umwandlung der Aminosäure L-Arginin in das Molekül Agmatin Protonen gebunden und somit aus dem bakteriellen Zellinneren entfernt.

Die Abnahme der Protonenkonzentration in der Zelle hat die Erhöhung und Stabilisierung des pH-Wertes im Zellinneren zur Folge. Um frisches L-Arginin ein- und Agmatin auszuschleusen, verwendet E. coli das Transportprotein AdiC. Transportproteine befinden sich in den Wänden von Zellen und agieren als "Türsteher", indem sie nur bestimmte Moleküle hinein- und herauslassen, schreiben die Studienautoren. Die Forscher hoffen nun, durch diese Entdeckung, die Entwicklung von Arzneistoffen gegen die durch E. coli verursachten Darmerkrankungen vorantreiben zu können. (red, 8.9.2016)

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