Forscher entdecken Geschwindigkeitskontrolle der Bakterien

Molekulare Bremse reguliert Schwimmtempo

09.04.2010 - Deutschland

Viele Bakterien bewegen sich schwimmend fort - und das sogar gerichtet. So können sie dorthin gelangen, wo es viele Nährstoffe gibt. Gemeinsam mit Schweizer Wissenschaftlern um Professor Dr. Urs Jenal fanden Professor Dr. Volkhard Kaever und Diplom-Chemiker Christian Spangler von der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH), Institut für Pharmakologie, heraus, dass die Darmbakterien Escherichia coli auch die Schwimm-Geschwindigkeit regulieren können.

Bakterien schwimmen mit Hilfe von Eiweißfäden, so genannte Flagellen, die sich wie Propeller drehen. Dafür haben sie Motoren aus Eiweißstoffen in der Bakterienwand. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass das Protein YcgR nach Bindung eines bakteriellen Moleküls (zyklisches di-Guanosinmono-phosphat, kurz c-di-GMP) wie eine Bremse funktioniert: Es reagiert mit diesen Motor-Eiweißen und dämpft somit die Bewegung der Flagellen. Zudem entdeckten die Forscher, dass an der Geschwindigkeitskontrolle mindestens fünf Signalproteine beteiligt sind, die die zelluläre Konzentration von c-di-GMP fein justieren. "Die verminderte Motoraktivität könnte eine Art Energiesparmodus darstellen. Die Bakterien regulieren ihre Schwimmgeschwindigkeit, wenn ihre Umgebung sich wandelt - etwa bei verändertem Nahrungsangebot", erläutert Professor Kaever.

"Die Regulation des Flagellenmotors ist für die Bewegungsfähigkeit der Bakterien und somit auch für das Voranschreiten von Infektionen von entscheidender Bedeutung. Deswegen ergeben sich aus diesen Erkenntnissen weit reichende neue pharmakologische Ansatzpunkte zur Behandlung bakterieller Infektionen", sagt Professor Dr. Roland Seifert, Direktor des MHH-Instituts für Pharmakologie. Der für den Erfolg des interdisziplinären Projektes entscheidende Beitrag seines Institutes bestehe darin, erstmalig quantitativ das dabei beteiligte, niedermolekulare Signalmolekül c-di-GMP mittels hoch sensitiver Massenspektrometrie nachgewiesen zu haben.

Originalveröffentlichung: CELL 2010, Nr. 141, 107-116

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