Forscher produzieren die extrem genauen und ausführlichen Bilder von „giftigen Einspritzungen“

Published on February 25, 2014 at 7:54 AM · No Comments

Bakterien haben viele unterschiedlichen Arten des Schmuggels ihrer giftigen Fracht in Zellen entwickelt. DreierTc-Giftstoffkomplexe, die durch Bakterien wie die Pestkrankheitserreger Yersinia-pestis und die Insektenkrankheitserreger Photorhabdus-luminescens verwendet werden, sind besonders ungewöhnlich. Stefan Raunser vom Max Planck Institute der Molekularen Physiologie in Dortmund und seine Kollegen von der Universität von Freiburg haben die extrem genauen und ausführlichen Bilder dieser „giftigen Einspritzungen“ produziert; sie decken von auf, wo die Molekülkomplexe die Energie nehmen, um die Zellmembran einzudringen. Diese Proteine lassen mögliche Anwendungen in der Medizin und konnten zum Beispiel Drogen in den Krebszellen selektiv abgeben.

Photorhabdus-luminescens lebt in der Symbiose mit räuberischen Spulwürmern. Die Bakterie wartet im Darm der Endlosschraube sie, um ein Insekt in Angriff zu nehmen - an, welchem Punkt die Bakterie in Spiel kommt, Tc-Giftstoffkomplexe freigebend, die schnell das Insekt beenden. Der Spulwurm und die Bakterie leben dann in der Leiche zusammen, vor auf ihr folgendes Opfer weitergehen.

„Bis jetzt, wussten wir nicht viel über die Zelle von Tc-Komplexen,“ sagt Stefan Raunser. „Aller, den wir hatten, war ein rauer Entwurf. Jetzt haben wir Bilder, die uns sogar erlauben, einzelne Atome zu unterscheiden!“ Mit der Beihilfe der Röntgenstrahlkristallographie und -elektrons, die waren die cryomicroscopy ist, Forscher in der Lage, ausführliche Bilder zu produzieren. „Es gibt vermutlich keine andere Zelle eines Proteinkanals, in dem Sie das Protein im Kanal wirklich sehen können,“ sagt Raunser.

Die Tc-Komplexe bestehen den drei Untereinheiten TcA, TcB und TcC. TcA bildet den Kanal, der die Zellmembran wie eine Einspritzung eindringt und das giftige Enzym in der Zelle abgibt. Wo die Energie für dieses von jedoch kommt war vorher unbekannt.

„TcA hat eine Proteinkette, die von 48 Aminosäuren gebildet wird und dieses wird wie ein elastisches Band ausgedehnt, oder eine Feder,“ sagt Raunser. Wenn das Band oder die Feder schmälert, wird Energie freigegeben, die den Kanal durch die Membran drückt. Diese Vorrichtung ist, was die Tc-Komplexe abgesehen von allem anderem einstellt, der Einspritzungsproteine, wie die mit Diphtherie- und Anthraxbakterien Pore-bildend bekannt ist.

Die TcAuntereinheit ist außerdem für das Binden des Komplexes zur Wirtszelle verantwortlich; zu diesem Zweck kann sie von 20 Empfänger-bindenen Gebieten nützen. „Wir glauben, dass vier dieser Gebiete immer einen Empfänger umgeben, dadurch sie erhöhen sie die Stärke der Schwergängigkeit,“ erklären Raunser.

Diese Empfänger-bindene Gebiete können durch andere Gebiete leicht gelöscht werden oder ersetzt werden. „Dieses bedeutet, dass die Tc-Komplexe auf spezifische Zellen, zum Beispiel Krebszellen oder andere Zellen verwiesen werden können im Gehäuse.“ Sobald sie diese Zellen erreicht haben, können die Tc-Komplexe sie mit therapeutisch effektiven Molekülen einspritzen. Insekt konnten pathogene Tc-Komplexe als Schädlingsbekämpfungsmittel in der Landwirtschaft auch verwendet werden.

Quelle: Maximal-Planck-Gesellschaft

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