04. August 2022

Lastenaufzug hilft Bakterien, eine Tarnkappe zu bauen Lastenaufzug hilft Bakterien, eine Tarnkappe zu bauen

Studie: Bakterieller Membrantransporter unterstützt Krankheitserreger, sich vor dem Immunsystem zu verstecken

Der Transport von Substanzen über die Membran in die Zelle ist an spezifische Membrantransportproteine gebunden. Forschenden des Universit?tsklinikums Bonn (UKB) und der Universit?t Bonn ist es nun in Zusammenarbeit mit einem internationalen Team gelungen, die molekulare Struktur einer ganz neuen Klasse von solchen Membrantransportern aufzukl?ren. Beteiligt waren neben den Bonner Wissenschaftlern auch Forschende der Universit?t York. Die Studie ist jetzt im Fachmagazin Nature Communications erschienen.

(v. li) PD Dr. Gregor Hagelueken und Dr. Martin Peter sind im Labor einem bakteriellen Lastenaufzug auf der Spur, der Krankheitserregern hilft, sich vor unserem Immunsystem zu verstecken.
(v. li) PD Dr. Gregor Hagelueken und Dr. Martin Peter sind im Labor einem bakteriellen Lastenaufzug auf der Spur, der Krankheitserregern hilft, sich vor unserem Immunsystem zu verstecken. ? Universit?tsklinikum Bonn (UKB)/ Johann Saba
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Wie alle Zellen sind auch Bakterien von einer Zellmembran umgeben. Diese dünne Fettschicht h?lt N?hrstoffe, Erbmaterial und Eiwei?e der Zelle zusammen und erm?glicht so erst ihr ?berleben. Andererseits müssen zum Beispiel N?hrstoffe oder Moleküle, die als Bausteine für die Zelle dienen, die Membran überqueren k?nnen, sonst würde die Bakterie buchst?blich verhungern. Zu diesem Zweck bedienen sich Zellen sogenannter Membrantransporter. Das sind Eiwei?moleküle, welche in der Zellmembran sitzen und mit komplizierten Bewegungen Stoffe über die Membranbarriere transportieren.

Die sogenannten TRAP-Transporter helfen Krankheitserregern wie Haemophilus influenzae oder Vibrio cholerae ein kleines Zuckermolekül namens Sialins?ure über die Zellmembran zu bewegen. Sialins?ure kommt in menschlichem Gewebe sehr h?ufig vor, und die Bakterien k?nnen sie mit dem TRAP-Transporter f?rmlich aufsammeln und in ihre Zellwand einbauen. ?Dort dient sie der Bakterie als eine Art Tarnkappe, um sich vor unserem Immunsystem verstecken zu k?nnen“, sagt der Bonner Wissenschaftler PD Dr Gregor Hagelueken.

Bakterieller Lastenaufzug live bei der Arbeit

Die Forschenden aus der Arbeitsgruppe von Hagelueken am Institut für Strukturbiologie des UKB benutzten die sogenannte cryo-Elektronenmikroskopie, um die Struktur des Transporters zu entschlüsseln. ?Unsere Ergebnisse stellen einen echten Durchbruch dar, da schon seit circa 20 Jahren versucht wurde, die Struktur eines TRAP-Transporters zu entschlüsseln“, sagt der Bonner Post-Doktorand Martin Peter. Er erinnert sich an den Moment, als deutlich wurde, dass die Mammutaufgabe bew?ltigt war: ?In diesem Augenblick waren wir die ersten, die jemals einen TRAP-Transporter gesehen haben. Uns war dann sofort klar, wie das Eiwei? funktioniert. Es bewegt sich wie ein Aufzug in der Membran auf und ab.“

In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Ulrich Kubitscheck am Clausius -Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universit?t Bonn konnten die Forschenden dem Transporter live bei der Arbeit zusehen. ?Der TRAP-Transporter kommt in vielen krankmachenden Bakterien vor“, sagt Hagelueken, Mitglied im Transdisziplin?ren Forschungsbereich ?Leben und Gesundheit“ der Universit?t Bonn. ?Vielleicht kann unsere Struktur in Zukunft dabei helfen, Antibiotika zu entwickeln, die dafür sorgen, dass der Aufzug stecken bleibt.“

Publikation:?Martin F. Peter, Jan A. Ruland, Peer Depping, Niels Schneberger, Emmanuele Severi, Jonas Moecking, Karl Gatterdam, Sarah Tindall, Alexandre Durand, Veronika Heinz, Jan Peter Siebrasse, Paul-Albert Koenig, Matthias Geyer, Christine Ziegler, Ulrich Kubitscheck, Gavin H. Thomas & Gregor Hagelueken: Structural and mechanistic analysis of a tripartite ATP-independent periplasmic TRAP transporter; Nature Communications; https://doi.org/10.1038/s41467-022-31907-y

PD Dr. Gregor Hagelueken
Institut für Strukturbiologie am Universit?tsklinikum Bonn
Telefon: +49 228 287-51200
E-Mail: hagelueken@uni-bonn.de

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