Forscher entwaffnen Cholera-Erreger

Cholera-Bakterium erkennt Menschen an der Körpertemperatur

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.

Elektronenmikroskopische Aufnahme von Vibrio cholerae. (Bild: Karl Klose)

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.

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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 Prof. 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.

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Franz Narberhaus, Lehrstuhl Biologie der Mikroorganismen, Fakultät für Biologie und Biotechnologie der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, E-Mail: franz.narberhaus@rub.de.

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