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Forscher aus Bochum und Texas entwaffnen Cholera-Erreger – Bakterielles Virulenz-Programm auf
Eis gelegt
Bochum (ruhr universität) - Die Cholera gehört zu den gefürchtetsten Krankheiten weltweit.
Die Entwicklung wirksamer Medikamente ist daher von größter Bedeutung. Wissenschaftlern der RUB und
der University of Texas ist es nun zusammen gelungen, diesem Ziel ein Stückchen näher zu kommen: Sie
fanden heraus, dass der Cholera-Erreger Vibrio cholerae seinen menschlichen Wirt anhand dessen Körpertemperatur
erkennt und schafften es im Tierexperiment, die nachfolgende Ausschüttung des Cholera-Gifts zu verhindern.
Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) veröffentlicht.
Der Durchfall-Erreger Vibrio cholerae
Weltweit treten nahezu jedes Jahr verheerende Cholera-Epidemien auf. Der hierfür verantwortliche Erreger Vibrio
cholerae wird durch verunreinigtes Wasser übertragen. Sobald er vom Menschen aufgenommen wird, produziert
er das gefährliche Cholera-Toxin, das zu schwerem Durchfall mit lebensbedrohlichem Flüssigkeitsverlust
führt. Aber wie merkt das Bakterium, dass es im Menschen angekommen ist?
Körpertemperatur als entscheidendes Wirts-Signal
Ein entscheidendes Erkennungs-Signal ist ein Temperaturanstieg auf 37°C, also auf die Körpertemperatur
des Menschen. Gemessen wird die Temperatur durch ein RNA-Thermometer, das in die Boten-RNA für das toxT-Gen
eingebaut ist. Die RNA ist die Abschrift der genetischen Information der DNA. Sie dient als Vorlage für den
Bau von Proteinen. Das ToxT-Protein ist der entscheidende Regulator für die Anheftung von Vibrio cholerae
an das Darmepithel und für die Herstellung des Cholera-Toxins. Bei niedrigen Temperaturen, wie zum Beispiel
in Wasser, bildet das RNA-Thermometer eine Struktur aus, die verhindert, dass der ToxT-Regulator gebildet werden
kann. Ein Temperaturanstieg destabilisiert diese hemmende RNA-Struktur, so dass ToxT und damit das gesamte Arsenal
an Virulenz-Faktoren produziert werden kann.
Den Durchfall-Erreger entwaffnen
In Zusammenarbeit mit Kollegen aus San Antonio gelang es nun Professor Dr. Franz Narberhaus vom Lehrstuhl Biologie
der Mikroorganismen, zwei verschiedene Vibrio-Stämme unschädlich zu machen. Durch gezielte Veränderungen
in der Sequenz des RNA-Thermometers wurde verhindert, dass die RNA bei einem Temperaturanstieg aufschmelzen kann.
„Damit haben wir den Cholera-Erreger buchstäblich auf Eis gelegt“, so Narberhaus. Die so veränderten
Bakterien waren nicht mehr in der Lage, den Darm von Mäusen zu besiedeln.
Hoffnung auf neue Medikamente
Ob sich das Aufschmelzen der RNA-Struktur und dadurch der Ausbruch der Cholera-Krankheit durch Medikamente verhindern
lassen, die an das Thermometer binden, wird sich erst in Zukunft zeigen. Solche Mittel könnten eine breite
Anwendung finden, da auch andere Durchfall-Erreger, wie zum Beispiel Yersinia pseudotuberculosis RNA-Thermometer
einsetzen, um die Ankunft in einem warmblütigen Wirt zu erkennen.
Titelaufnahme
G.G. Weber, J. Kortmann, F. Narberhaus, K.E. Klose (2014) An RNA thermometer
controls temperature-dependent virulence factor expression in Vibrio cholerae. Proc Natl Acad Sci USA, DOI: 10.1073/pnas.1411570111
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