Braunschweig - Salmonellen sind Bakterien, die eine Vielzahl unterschiedlicher menschlicher Zelltypen und neben Menschen eine Reihe weiterer Wirte infizieren können. Die Komplexität ihrer Strategien zeigt eine neue Erkenntnis: Salmonellen lassen sich auch über spezielle Fasern der Wirtszellen sozusagen durch Muskelkraft in diese hineinziehen. Den bisher unbekannten Infektionsmechanismus haben ForscherInnen des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung in Braunschweig entdeckt und nun im Journal "Cell Host & Microbe" beschrieben.

Infektionsweg

Der Infektionsweg der Salmonellen zielt auf das Aktin-Zellskelett der Wirtszelle. Aktin bildet feine, sehr dynamische Faserstrukturen, die der Zelle Halt geben und sie gleichzeitig beweglich machen. Diese Fasern beziehungsweise Filamente werden ständig auf- und abgebaut. Das wichtigste Kernelement zum Aufbau der Aktinfasern ist der Arp2/3-Komplex.

Alle Zellausläufer und Aufwerfungen der Zellmembran sind von Aktinfasern erfüllt. Im bisher bekannten Infektionsweg nutzen Salmonellen den Arp2/3-Komplex, um in die Wirtszelle einzudringen: Sie aktivieren den Komplex und sorgen somit dafür, dass die Zelle Membranausstülpungen bildet, sogenannte "Ruffles". Die Bakterien lassen sich von diesen "Ruffles" umschließen und ins Zellinnere aufnehmen.

Im vergangenen Jahr konnten die Arbeitsgruppen um Theresia Stradal und Klemens Rottner, zwei der jetzigen StudienautorInnen, zeigen, dass die Salmonellen auch ohne "Ruffles" in das Zellinnere gelangen können. Damit hatten sie ein lange gültiges Dogma in der Salmonellenforschung umgestoßen.

Entdeckung

Nun konnte das Braunschweiger Forschungsteam einen weiteren, bisher völlig unbekannten Infektionsmechanismus beschreiben: Die Salmonellen manipulieren zwar auch das Aktin-Zellskelett der Wirtszelle, diesmal aber nicht durch Neubildung von Filamenten, sondern durch ihre Wechselwirkung mit dem Motorprotein Myosin II. Das Wechselspiel zwischen Aktin und Myosin ist aus Muskelzellen gut bekannt. In einem Muskel, der sich aktiv zusammenzieht, verhaken sich Myosin- und Aktin-Bündel miteinander, gleiten aneinander vorbei und verkürzen so den Muskel: er kontrahiert.

In Epithelzellen ist das ähnlich. Aktin und Myosin bilden hier sogenannte Stressfasern, die den kontraktilen Fasern in Muskelzellen ähneln. Diese Stressfasern sind mit der Membranoberfläche verknüpft und ziehen während einer Infektion vermutlich einfach die Bakterien nach innen. Auch auf diese Weise hat die Salmonelle ihr Ziel erreicht – das Zellinnere. "Dieser Weg ist völlig unabhängig vom Arp2/3-Komplex - dem zentralen Signalmolekül des 'klassischen Invasionsmechanismus'", betonte Studienmitautor Jan Hänisch. (red)