Nano-Strukturen des Infektionsapparates von Salmonellen aufgeklärt

1. Juni 2006, 19:06
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Wiener Forscher: Länge der Nadelstruktur durch raffinierten Mechanismus gesteuert

Wien/London - Wissenschafter vom Campus Vienna Biocenter haben die Nano-Strukturen des Infektionsapparates von Salmonellen aufgeklärt. Darüber berichten sie in der neuesten Ausgabe der britischen Wissenschaftszeitschrift "Nature".

Der Hintergrund: Salmonellen verursachen Typhus und Lebensmittelvergiftungen. Wichtiges Strukturmerkmal des Infektionsprozesses dieses Bakteriums ist das so genannte "Typ III secretion system" (TTSSa). Dieses erlaubt es den Krankheitserregern, Bakterienproteine in die Wirtszelle einzuschleusen. Die zentrale Rolle des "Apparates" hat eine hohlnadelartige Struktur, deren Länge entscheidend für den erfolgreichen Infektionsprozess ist.

Aufgeklärt

Wie beim Aufbau dieser biologischen "Nano-Maschine" die genaue Länge der Nadel sichergestellt wird, konnte Thomas C. Marlovits, gemeinsamer Gruppenleiter am Institut für molekulare Pathologie (IMP) und Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) sowie wissenschaftlicher Leiter eines "Vienna Spot of Excellence", jetzt gemeinsam mit Kollegen aus den USA klären. Der Experte in einer Aussendung: "Als schönes Beispiel für molekulares Multi-tasking ist das TTSSa nicht nur für den Transport von Bakterienproteinen in die Wirtszelle zuständig, sondern auch für seinen eigenen Aufbau aus gut 200 einzelnen Strukturproteinen."

Dabei wird die Länge der Nadelstruktur durch einen raffinierten Mechanismus gesteuert. Kernstück dieses Mechanismus ist die Veränderung der Spezifität des TTSSa für unterschiedliche Proteine. Hat das TTSSa während der Anfangsphase des Aufbaus noch eine hohe Spezifität für seine eigenen Strukturproteine, so ändert sich diese später zu jenen Proteinen, die für den eigentlichen Infektionsprozess wichtig sind.

Wichtige Bestandteile

Der Apparat besteht aus vier wichtigen Bestandteilen: einer in der Bakterienmembran verankerten Basis mit einer Halterung, sowie einer darüber liegenden inneren Ringstruktur, auf der die Nadel aufgebaut wird. Marlovits konnte nun zeigen, dass die Ringstruktur die Nadel fest mit der Halterung und Basis verbindet. Diese Bindung bewirkt auch eine strukturelle Änderung der Basis, die sich auf deren Fähigkeit auswirkt, Proteine aus dem Zellinneren zu binden. Damit dient die Strukturänderung als Signal dafür, dass die Nadel fertig ist. Anstatt weiterer Proteine für den Aufbau werden dann jene Proteine transportiert, die für den Infektionsprozess notwendig sind.

Ausschlaggebend für die Ergebnisse des Teams um Marlovits war die Kombination hochauflösender bildgebender Verfahren - der Kryoelektronenmikroskopie - mit der molekulargenetischen Analyse von Mutanten, die ungewöhnlich lange Nadelstrukturen bilden. Den Mutanten fehlte die innere Ringstruktur komplett. Da sie aber trotzdem Nadelstrukturen, und zwar von enormer Länge, bilden können, lag die Vermutung nahe, dass die innere Ringstruktur eine Art Stopp-Signal für den Nadelaufbau liefert. (APA)

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