Infektiologie

Die Blitzabwehr der Bakterien

Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung haben gemeinsam mit Kollegen der Universität Umeå in Schweden herausgefunden, wie es Bakterien der Gattung Yersinia schaffen, Immunzellen direkt beim ersten Kontakt abzutöten.

Bakterien

Die genetische Ausstattung ihres Virulenzplasmids ermöglicht es Bakterien der Gattung Yersinia, die Immunabwehr auszuschalten. | HZI/M. Rohde

Wenn Bakterien in den Körper eines Menschen oder eines Tieres eindringen, werden sie vom Immunsystem als fremd erkannt. Daraufhin versuchen die Immunzellen, diese Fremdkörper zu beseitigen. Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig haben nun gemeinsam mit Kollegen der Universität Umeå in Schweden herausgefunden, wie es Bakterien der Gattung Yersinia schaffen, Immunzellen direkt beim ersten Kontakt abzutöten: Sie vervielfältigen die genetische Information für ihre krankmachenden Werkzeuge und schießen gleichzeitig Substanzen in die Immunzelle, die sie schnell inaktivieren und umbringen. Die Ergebnisse ihrer Kooperation veröffentlichten die Wissenschaftler jetzt im Fachjournal Science.

Bakterien der Gattung Yersinia können beim Menschen schwere Darmerkrankungen und auch die Pest auslösen. Die Erbinformation für Werkzeuge, die diese Bakterien erst gefährlich machen, tragen Yersinien auf einem gesonderten DNA-Molekül, dem Virulenzplasmid. Ohne diesen DNA-Ring, der unabhängig vom übrigen Erbmaterial in den Bakterien vorkommt, sind die Yersinien völlig harmlos. Das Virulenzplasmid trägt unter anderem den Bauplan für eine molekulare Spritze, mit der die Bakterien Substanzen in die Wirtszellen schießen und zum Beispiel deren Tod einleiten können. Die Forscher wussten bereits, dass die Bakterien bei einer Infektion ihre molekularen Spritzen in größerer Zahl ausbilden, doch wie genau es dazu kommt, war bis jetzt unbekannt.

Um das Rätsel zu lösen, haben die Forscher um Abteilungsleiter Hans Wolf-Watz und Tomas Edgren von der Universität Umeå den Krankheitserreger Yersinia pseudotuberculosis in Kulturgefäßen angezogen und darin eine Infektion simuliert. Sie sequenzierten das gesamte genetische Material dieser aktivierten Bakterien und verglichen es mit ruhenden Bakterien. Das Ergebnis: Im Fall der simulierten Infektion besitzen die Bakterien auf einmal vier Kopien ihres Virulenzplasmids, das im Ruhezustand nur ein- bis zweimal in jeder Zelle vorliegt. An dieser Stelle stiegen die HZI-Forscher um Petra Dersch, Leiterin der Abteilung Molekulare Infektionsbiologie, in das Projekt ein.