Posted in: Biologie, Chemie, Medizin 11. Oktober 2010 14:54 Weiter lesen →

Des Keimes neue Kleider

Eingefärbte Raster-EM-Aufnahme zeigt goldene Kügelchen, kleine Gruppen bildend, auf türkisfarbener Unterlage Amerikanische Chemiker haben einfache und elegante Methode entwickelt, um das Äußere von Bakterien gezielt zu verändern. Die Forscher versehen kleine Moleküle mit einer Art natürlichem Adressaufkleber, wie ihn für die Zellwand bestimmte Proteine aus dem Zellinneren tragen. Daraufhin werden die künstlichen Moleküle ebenfalls wie selbstverständlich in die Zellwand eingebaut.

Bild: Janice Haney Carr, Centers for Disease Control and Prevention

„Wir haben die Bakterien dazu gebracht, etwas in ihre Zellwand einzubauen, was sie gar nicht selbst hergestellt haben“, erläutert David Spiegel von der Yale University in New Haven. „Diese Technik könnte nicht nur bei der Aufklärung grundlegender biologischer Prozesse helfen, sondern auch neue Behandlungsansätze für einige sehr häufige und gefährliche Erkrankungen eröffnen.“

Spiegel und Kollegen führten ihre Experimente mit Staphylococcus aureus durch. Das Bakterium umgibt sich mit einer dicken Zellwand aus Kohlenhydrat- und Eiweißketten. Einige der im Zellinnern hergestellten Proteine werden in diese Zellwand nicht nur lose eingelagert, sondern sehr fest mit ihr verbunden. Zuständig dafür sind Enzyme aus der Gruppe der Sortasen. Sie erkennen und ergreifen die zu verankernden Proteine an einer Erkennungssequenz aus lediglich fünf Aminosäuren. Eben dieses Aminosäure-Quintett hefteten die Forscher kleinen Molekülen wie Biotin und Fluorescein an und gaben sie dann zu den Staphylococcus-Kulturen.

Prompt bauten die Bakterien auch die kleinen Moleküle in ihre Zellwand ein. „Es ist so, als hätte die Zelle die Moleküle für ihre eigenen Proteine gehalten und nicht etwa für Fremdstoffe“, so Spiegel weiter. Ein Vorteil der Methode sei, dass sie auch mit „wilden“, genetisch nicht veränderten Bakterien funktioniere. Ein anderer sei die große Flexibilität: Je nachdem, mit welchen Molekülen man die Bakterien spicke, könne man sie zum Fluoreszieren bringen, sie für das Immunsystem besonders gut sichtbar machen oder aber ihre Anlagerung an Wirtszellen stören.

Forschung: James W. Nelson, Alexander G. Chamessian und David A. Spiegel, Department of Chemistry, Yale University, New Haven, Connecticut; und andere

Veröffentlichung ACS Chemical Biology, DOI 10.1021/cb100195d

WWW:
Spiegel Research Group, Yale University
Bacterial Cell Wall
Staphylokokken
Sortase, a Universal Target for Therapeutic Agents?


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