Eine neue Studie zeigt, wie ein gewöhnliches Magenbakterium in der Lage ist, seine korkenzieherähnliche Form zu beh alten, während es wächst. Die Störung der Form könnte den Weg für zukünftige, spezialisiertere Antibiotika weisen, die verhindern, dass das Bakterium schädlich ist.
Die Studie, die Anfang dieses Monats von Wissenschaftlern des Fred Hutchinson Cancer Research Center in eLife veröffentlicht wurde, ergab, dass Helicobacter pylori seine helikale Form beibehält, indem es auf die Zellwandsynthese auf gegenüberliegenden Seiten des kurvigen Bakteriums abzielt. Das Team identifizierte zwei Proteine, MreB und CcmA, die die Zellwandproduktion in den richtigen Bereichen ausgleichen.
"Im Fall von H. pylori ist seine Form der Schlüssel zu seinem Erfolg als Krankheitserreger", sagte Dr. Nina Salama, Bakteriologin bei Fred Hutch, die die Studie leitete. „In unserer neuesten Studie zeigen wir zum ersten Mal, dass zwei Proteine dafür verantwortlich sind, dass das Bakterium seine verschlungene Form erhält, und ohne diese Proteine kann H. pylori nicht funktionieren.“
Salama ist Mitglied der Abteilungen Humanbiologie und Public He alth Sciences bei Fred Hutch. Ihr Team war das erste, das demonstrierte, wie wichtig die Korkenzieherform von H. pylori für seine Fähigkeit ist, seinen Wirt zu infizieren. Die charakteristische Form hilft ihm, durch den Magenschleim zu schwimmen, wodurch eine Infektion verursacht werden kann, die Geschwüre und Magenkrebs auslösen kann.
"Unsere neuesten Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt zum Verständnis, wie H. pylori ihre Form bewahren und wie spezifischere Antibiotika entwickelt werden können, um die von ihnen verursachten Infektionen zu bekämpfen", sagte Salama.
H. pylori infiziert etwa die Hälfte der Weltbevölkerung. Das Bakterium gräbt sich in die Schleimhaut des Magens und verursacht eine langfristige Entzündung, die Geschwüre und Magenkrebs auslösen kann. Magenkrebs ist weltweit die dritthäufigste krebsbedingte Todesursache, insbesondere in asiatischen Ländern.
Die Form des Bakteriums wird durch die Form seiner Zellwand bestimmt, einem starken, flexiblen Netzwerk, das seinen Zellinh alt enthält. Aber wie macht sich H. pylori spiralförmig? Das ist eine grundlegende Frage, die Jennifer Taylor, Erstautorin des eLife-Papiers und Doktorandin in Salamas Labor, untersucht hat.
"Bakterien haben viel Mühe darauf verwendet, ihre Form beizubeh alten", sagte sie. „Ein tieferes Verständnis dafür, wie das Bakterium seine Form bildet und behält, selbst wenn es wächst und sich teilt, könnte die Entwicklung von mehr zellwandangreifenden Antibiotika vorantreiben.“
Taylor untersuchte eine Vielzahl von Zellwandaufbaumechanismen in H. pylori, um herauszufinden, mit welcher Strategie es seine Form aufbaute. Es stellte sich heraus, dass zwei Proteine das Wachstum koordinierten:
- MreB: ein stäbchenförmiges Protein, das Bakterien zur Lenkung des Wandaufbaus verwenden und bekanntermaßen dabei helfen, Vertiefungen in der Zellwand anderer Bakterienarten auszugleichen. MreB hilft, die Seite von H. pylori zu erh alten, die die Forscher die „negative“Kurve nannten, oder die Seite, die zwischen den beiden Enden kürzer ist.
- CcmA: Gleicht MreBs Wandaufbauaktivitäten aus, indem der Zellwandaufbau auf die gegenüberliegende Seite der Zelle gelenkt wird - die "positive" Kurve, die die längere Seite ist.
Die Forscher sahen auch, dass H. pylori-Zellen mit defektem CcmA nur eine sanfte Kurve erreichen, was darauf hindeutet, dass die Störung des CcmA-Proteins dazu beitragen könnte, den Schaden durch das Bakterium abzuschwächen.
Obwohl H. pylori ein winziger Organismus ist, ist er immer noch sehr groß in Bezug auf die Moleküle, die sein Formmuster bestimmen. Seine Form hilft Wissenschaftlern nicht nur dabei, H. pylori unter dem Mikroskop zu erkennen; Die Korkenzieherform des Käfers ist entscheidend für seine Fähigkeit, der Magensäure zu entkommen und sich auf lange Sicht zu verankern, indem er durch die Schleimhaut des Magens schwimmt.
Antibiotika werden bereits eingesetzt, um Magenkrebs und Geschwüren vorzubeugen, indem sie H. pylori auslöschen - aber sie haben auch Nachteile.
"Einige dieser Antibiotika, die auf die Zellwand abzielen, vernichten viele verschiedene Insekten", sagte Salama. "Eines der Ziele unserer Forschung ist es, einen spezifischeren Ansatz für einen Erreger wie Helicobacter zu finden. Wir könnten seine spezielle Form gezielt nutzen, um ein weniger breites, spezifischeres Antibiotikum zu entwickeln."
Sie schauen jetzt über die Entstehung der Zellwand hinaus, wie sie strukturiert und im Laufe der Zeit verändert wird und wie die Zellform zur Fähigkeit von H. pylori beiträgt, sich im Magen anzusiedeln und dort zu überleben.
Die Forschung wurde von den National Institutes of He alth, der National Science Foundation und dem Verteidigungsministerium finanziert.
