Bakterieller Pac-Man schnappt nach Zuckermolekülen

14. Jänner 2017, 16:00
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Forscher entschlüsseln Mechanismus, mit dem sich Krankheitserreger vor dem Immunsystem verstecken

Bonn – Damit sie vom Immunsystem ihrer Wirte nicht entdeckt werden, tarnen sich viele Krankheitserreger mit bestimmten Zuckerverbindungen ihrer Opfer. Nun ist es einem internationalen Team gelungen, ein bakterielles Molekül zu identifizieren, das maßgeblich an diesem Prozess beteiligt ist. Dabei zeigten sie, wie sich das Protein wie Pac-Man in die Zuckermoleküle "verbeißt". Die Studienergebnisse könnten Ausgangspunkt für die Entwicklung neuer Medikamente sein.

Zellen der Mund-, Nasen- oder Darmschleimhaut produzieren in großen Mengen Sialinsäure. Viele Bakterien verfügen über ein spezielles Transportsystem, mit dem sie diese Zuckerverbindung aufnehmen können. Sie nutzen Sialinsäure zur Energiegewinnung, aber auch, um den Argusaugen des Immunsystems zu entgehen. Dazu bauen sie den Zucker in ihre Zellwand ein. Dank dieser Tarnkappe aus körpereigenen Substanzen erkennen Abwehrzellen nicht, dass es sich bei den Bakterien um Eindringlinge handelt.

Viele Bakterien sind von zwei Membranen umgeben, die sie wie dünne Häutchen umhüllen. Die Aufnahme der Sialinsäure durch die innere dieser Membranen erfolgt oft über den so genannten TRAP-Transporter. Er besteht aus drei Komponenten. Eine davon – die P-Domäne – patrouilliert frei beweglich zwischen den beiden Membranen. Wenn sie auf ein Sialinsäure-Molekül trifft, greift sie danach und bringt es zur inneren Membran. Dort sitzen fest verankert die beiden anderen Komponenten. Sie übernehmen die Aufgabe, die Zuckerverbindung in die Bakterienzelle zu schleusen.

Bei Zucker wird zugeschnappt

Die atomare Struktur der P-Domäne war bereits bekannt, wie genau sie sich aber die Sialinsäure greift, war bisher unklar. "Wir konnten zeigen, dass sie – bildlich gesprochen – mit geöffnetem Mund lauert, bis sie auf ein Zuckermolekül trifft. In diesem Moment schnappt sie zu", erklärt Gregor Hagelüken von der Universität Bonn, Hauptautor der im "Biophysical Journal" präsentierten Studie. Die P-Domäne vollführt demnach eine regelrechte Kaubewegung, die entfernt an die Computerspielfigur Pac-Man erinnert.

Die Erkenntnisse helfen möglicherweise dabei, neue Wirkstoffe gegen Krankheitserreger zu entwickeln, hofft Hagelüken. "Wir können zum Beispiel versuchen, die Kaubewegung zu unterbinden – zum Beispiel durch einen molekularen Maulkorb oder eine Maulsperre." (red, 14.1.2017)

  • Die P-Domäne (gelb) patrouilliert mit "geöffnetem Maul", bis sie auf ein Sialinsäuremolekül (lila) trifft. Mit einer regelrechten Schnappbewegung verleibt sie sich das Molekül ein.
    illustr.: gregor hagelüken/uni bonn

    Die P-Domäne (gelb) patrouilliert mit "geöffnetem Maul", bis sie auf ein Sialinsäuremolekül (lila) trifft. Mit einer regelrechten Schnappbewegung verleibt sie sich das Molekül ein.

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