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Forscher der ETH Lausanne (EPFL) haben die Angriffsstrategie gewisser Bakterien entschlüsselt, darunter jene von Staphylococcus areus. Die Bakterien entwickeln kleine Stacheln, welche die Membran der Zellen durchstechen und sie so töten. Diese Entdeckung eröffnet neue Möglichkeiten im Kampf gegen resistente Bakterien.
Der von den Forschern der ETH Lausanne entdeckte Prozess beinhaltet keine chemischen Reaktionen. Es handle sich um ein mechanisches Phänomen, aber auf molekularer Ebene, erklärt Matteo Dal Peraro, Ko-Autor des Artikels, der am Sonntag in der Fachzeitschrift "Nature Chemical Biology" publiziert worden ist.
Um eine Zelle anzugreifen, muss sich ein Bakterium erst daran festmachen. Auf der Oberfläche des Angreifers befindet sich ein Mechanismus, der aus sieben Proteinen zusammengesetzt ist, die zusammengefaltet und ringförmig angeordnet sind. Den Forschern ist es gelungen zu zeigen, wie sich diese langen Moleküle falten, sodass sich ein Stachel bildet.
Der Auslöser ist ein Peptid, ein kleines organisches Molekül. Den Enzymen des Wirtsorganismus ausgesetzt, löst sich das Peptid vom Proteinen-Ring und verändert das Gleichgewicht des ganzen Gefüges. Die Proteine breiten sich darauf mit kreisförmigen Bewegungen aus und bilden dabei einen Stachel, der die Membran der Zellen durchbohrt.
Die Forscher der ETH Lausanne haben mit dem Bakterienstamm Aeromonas hydrophila gearbeitet, einem Bakterium, das Darmerkrankungen auslöst. In einer Petrischale haben die Forscher die Bildung von Stacheln herbeigeführt, indem sie die Mikroorganismen Verdauungsenzymen ausgesetzt haben. Sie konnten so sehr präzise modellieren, wie die Proteine sich falten und umgruppieren, um Stachel zu bilden, wenn die Peptide fehlen.
Diese Entdeckung ermöglicht Forschern, neue Therapiemöglichkeiten zu finden, insbesondere im Bereich der Antibiotikaresistenz. Der Angriffsmechanismus könnte zum Beispiel durch Ersatz-Perpetide gehemmt werden. Die Proteine könnten dann keine Stacheln mehr bilden.
"Diese Wirkungsweise hätte den Vorteil, dass bei den krankheitserregenden Bakterien keine Mutationen provoziert werden, also keine Resistenzen", betont Gisou Van der Goot, Ko-Autor der Studie.
