Tuberkulose: Den Bakterien auf der Spur

11. April 2017, 11:00
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Forscher haben entschlüsselt, wie Tuberkulose-Bakterien menschliche Zellen infizieren. Das könnte die Grundlage für neue Therapiemöglichkeiten sein

Wiener Forscher konnten den molekularen Aufbau eines Transportsystems beschreiben, das bei Tuberkulose-Infektionen eine wichtige Rolle spielt. Ihre Erkenntnisse könnten zu einem neuen Therapieansatz bei Antibiotika-resistenter Tuberkulose beitragen, wie die Fachzeitschrift Nature Microbiology berichtet.

Ein internationales Forscherteam um den österreichischen Molekularbiologen und Biochemiker Thomas Marlovits, Forschungsgruppenleiter am Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (IMBA), konnte erstmals die molekulare Struktur eines sogenannten Typ-7 Sekretionssystems (T7SS) rekonstruieren. Dabei handelt es sich um einen Komplex aus vier Eiweißen in der äußern Zellmembran von Mykobakterien. Mit seiner Hilfe scheiden die Bakterien, zu denen auch der Tuberkulose-Erreger Mycobacterium tuberculosis gehört, Giftstoffe aus.

Transportsysteme blockieren

"Mit unserer Arbeit konnten wir zeigen, dass es sich hierbei um ein neuartiges architektonisches Prinzip handelt – und damit einhergehend wahrscheinlich auch um einen bislang unbekannten molekularen Transport-Mechanismus", sagt Marlovits. "Es gibt einen sehr geordneten Kernbereich, in dessen Mitte sich wahrscheinlich ein Kanal befindet, und einen Bereich mit flexiblen Molekülarmen, die ins Plasma der Zellen ragen und vermutlich wie Kraken-Tentakel nach den zu transportierenden Molekülen greifen."

Ziel der Forscher sei es, die Funktionsweise der beschriebenen Transportsysteme im Detail zu verstehen. "Die Idee ist, dass man eines Tages diesen Transportprozess mit geeigneten Medikamenten, die noch entwickelt werden müssen, hemmen kann", sagt Marlovits. Eine Tuberkulose-Infektion könnte auf diese Weise abgeschwächt oder vielleicht sogar komplett verhindert werden.

Gegenwärtig gehört die Tuberkulose neben Malaria und HIV zu den weltweit gefährlichsten menschlichen Infektionskrankheiten. Laut Weltgesundheitsorganisation (WHO) starben im Jahr 2013 rund eineinhalb Millionen Menschen an Tuberkulose, neun Millionen erkrankten. Die Lunge ist die wesentliche Eintrittspforte der Erreger, die sich vor allem durch die Luft als Tröpfcheninfektion verbreiten.

Einblicke in den Nanobereich

Um die Struktur der 28 Nanometer breiten Transportsysteme aufklären zu können, verwendeten die Wissenschaftler ein Kryo-Elektronenmikroskop mit einer eigens entwickelten Software. Die zu untersuchenden Zellen werden dabei oft – vereinfacht ausgedrückt – schockgefroren und aus unterschiedlichen Blickwinkeln "fotografiert". Aus den Einzelbildern lässt sich dann ein Durchschnittsbild berechnen, das die räumliche Struktur der untersuchten Moleküle zeigt.

Fortgesetzt werden sollen die Forschungsarbeiten im neu gebauten Center for Structural Systems Biology (CSSB) am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg-Bahrenfeld. Dort können die Forscher mit einem modernen Elektronenmikroskop arbeiten, das ihnen noch detailreichere Bilder liefern kann. "Wenn wir ein genaueres Bild von der Anordnung dieser Eiweißmoleküle haben, können wir vielleicht Zielstrukturen identifizieren, an denen ein möglicher Wirkstoff angreifen könnte", sagt Marlovits. (red, 10.4.2017)

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