Posted in: Genetik, Medizin 25. September 2013 19:00 Weiter lesen →

Bakterium misst Fieber

Mikroskopaufnahme zeigt kugelrunde dunkelrote Flecken, meist in 2er-Gruppen, auf blassrosafarbenem Hintergrund Fieber kann unerwartete Nebenwirkungen zeitigen, haben englische Forscher entdeckt. Bakterien der Art Neisseria meningitidis, besser bekannt als Meningokokken, besitzen demnach gleich mehrere molekulare Thermometer. Ein Anstieg der Umgebungstemperatur versetzt sie in einen wehrhaften Zustand, in dem sie dem Körper erst recht gefährlich werden können.

Bild: CDC/Dr. Brodsky

„Fieber stellt für Meningokokken ein Warnsignal dar“, folgern die Mikrobiologen um Edmund Loh und Christoph Tang von der Universität Oxford. Als Reaktion produzierten die Bakterien vermehrt Proteine, die sie vor einem Angriff des Immunsystems schützten. Diese Anpassung könnte erklären, warum es im Zuge von Grippewellen oft auch zu mehr Hirnhautentzündungen und Blutvergiftungen durch Meningokokken komme, schreiben die Forscher im Magazin „Nature“.

Neisseria meningitidis ist normalerweise ein unauffälliger Bewohner der Schleimhäute in Nase und Rachen. Bei etwa jedem zehnten Erwachsenen lassen sich die Bakterien nachweisen. Mitunter ändern die Mikroben jedoch ihren Charakter und bilden Proteine, die sie für das menschliche Immunsystem beinahe unangreifbar machen. In diesem Zustand können sie das Blut überschwemmen und das Zentralnervensystem befallen.

Loh, Tang und Kollegen wollten herausfinden, wodurch dieser Zustand ausgelöst wird. Die Forscher konfrontierten Meningokokken wiederholt mit menschlichem Blutserum und den darin enthaltenen Immunproteinen. Als Resultat erhielten sie 6 Bakterienstämme, die sich permanent im Abwehrzustand befanden. Bei 5 dieser Stämme stießen die Forscher auf die gleiche Mutation: In der Nähe eines Gens, das zur Bildung einer schützenden Kapsel um das Bakterium beiträgt, fehlten jeweils 8 DNA-Bausteine. Als Folge lief die Kapselproduktion dauerhaft auf Hochtouren, während sie bei normalen Meningokokken erst bei Temperaturen um 38 Grad Celsius ihr Maximum erreicht.

Der betroffene Erbgutabschnitt funktioniert tatsächlich wie ein Thermometer, ergaben weitere Untersuchungen. Für die Proteinproduktion stellt die Zelle zunächst eine Blaupause des zugehörigen DNA-Abschnitts her. Diese Boten-RNA ist viel beweglicher und flexibler als die DNA-Doppelhelix. Daher kann sie sich – vor allem bei niedrigen Temperaturen – derart in Schleifen legen, dass das Einfädeln in die Proteinfabriken, die Ribosomen, blockiert wird. Eben diesen Vorgang, die temperaturabhängige Bildung einer Haarnadelschleife, ermöglicht das betroffene DNA-Element normalerweise, fanden die Forscher. Bei den mutierten Bakterien kommt jedoch nur noch eine verstümmelte Schleife zustande, sodass die Boten-RNA fortwährend in Protein übersetzt wird.

Noch 2 weitere Abwehrmaßnahmen der Meningokokken werden auf ähnliche Weise temperaturgesteuert, entdeckten Loh, Tang und Kollegen. Sowohl die Zweckentfremdung eines körpereigenen Schutzfaktors als auch die chemische Veränderung der bakteriellen Außenhülle laufen demnach erst bei Fieber-Temperaturen in voller Stärke ab. Wahrscheinlich handle es sich um eine Anpassung an den jähen Umschlag der Bedingungen im Nasenrachenraum, wie er bei einer Infektion durch Influenzaviren und andere Krankheitserreger stattfinde, so die Forscher. „Mikroben, die nicht in der Lage sind, eine Entzündungsreaktion zu bemerken und sich davor zu schützen, droht in diesem Habitat die Vernichtung.“

Forschung: Edmund Loh, Elisabeth Kugelberg und Christoph M. Tang, Dunn School of Pathology, University of Oxford, und Centre for Molecular Microbiology and Infection, Imperial College London; und andere

Online-Veröffentlichung Nature, 25. September 2013, DOI 10.1038/nature12616

WWW:
Molecular Microbiology, University of Oxford
Tang Group
Meningokokken-Erkrankungen
RNA Thermometer

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