Forscher zeigen im Detail, wie die Bakterien sich anhaften

Foto: EHEC-Bakterien

HZI-Forscher zeigen im Detail, wie
EHEC-Bakterien sich anhaften;
© HZI

Nur drei winzige Bausteine eines Bakterienmoleküls, sogenannte Aminosäuren, sorgen dafür, dass die Bakterien so fest auf der Darmzelle sitzen können.

Jedes Jahr beschäftigen Fälle mit EHEC-Bakterien, Forscher in ganz Deutschland. Während einer Infektion besiedeln die Bakterien die Darmschleimhaut und produzieren ein Gift, das blutige Durchfälle auslöst und zu schweren Komplikationen führen kann.

„EHEC sind krankheitserregende Verwandte der E. coli-Bakterien unserer gesunden Darmflora“, sagt Professor Theresia Stradal, die vor kurzem vom Braunschweiger Helmholtz-Zentrum an die Universität Münster wechselte. EHEC werden durch kontaminierte Lebensmittel und Schmierinfektionen übertragen und binden im Körper sehr fest an Darmzellen. „Dazu injizieren sie mit einer Art ‚molekularer Spritze‘ einen Proteincocktail, der in der Wirtszelle eine sogenannte Signalkaskade auslöst.“ Im Verlauf dieser Prozesse werden die Bakterien auf der Oberfläche der Darmzelle verankert und sitzen fest auf kleinen, sockelartigen Podesten. Zudem bilden die Bakterien ein Zellgift, das die schweren Durchfälle verursacht und die Gefahr von Komplikationen erhöht.

Den festen Kontakt zwischen EHEC und Darmzelle vermitteln drei Proteine, die bakteriellen Faktoren Tir und EspFU, die in die Wirtszelle injiziert werden, und IRSp53 der Darmzellen. Letzteres sammelt sich unterhalb der Oberfläche der Darmzelle und wird von dem Bakterium als Brücke zu den Wirtszellfaktoren genutzt, die die Podeste bilden und aufrechterhalten.

Strukturbiologen des HZI haben nun diese Wechselwirkung des EHEC-Faktors Tir mit dem menschlichen Protein IRSp53 entschlüsselt. Dazu analysierten sie die atomare Struktur dieser Proteine während der Bindung aneinander. Sie entdeckten, dass zwei Tir-Proteine und ein zweikettiges IRSp53 nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip ineinander einrasten. Das Besondere an der Bindung: lediglich drei Bausteine des Bakterienproteins Tir sorgen für die feste Wechselwirkung und binden in einer bislang unentdeckten Furche auf der Oberfläche des Wirtsproteins IRSp53. „Die Festigkeit und Spezifität dieser Bindung war sehr überraschend“, erklärt Doktor Konrad Büssow von HZI.

Wenn die Forscher nur eine einzige Aminosäure entweder am bakteriellen Tir oder am menschlichen IRSp53 verändern, verschlechtert sich bereits die Bindung der Proteine aneinander. „Diese Arbeit zeigt zum ersten Mal die atomaren Details der Wechselwirkung von EHEC Tir mit dem Wirtszellen-Protein IRSp53“, so Büssow.

MEDICA.de; Quelle: Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI)