Was schlafende Bakterien aufweckt

Sporen beginnen zu keimen, wenn sie merken, dass in ihrer Nähe andere Bakterien wachsen
Bacillus subtilis (Phasenkontrastaufnahme)
Bacillus subtilis (Phasenkontrastaufnahme)
© Kookaburra
New York (USA) - Viele Bakterien können bei ungünstigen Wachstumsbedingungen Sporen bilden oder in eine andere Form des Ruhezustands übergehen. Dann sind sie weitgehend unempfindlich gegenüber Antibiotika, Giftstoffen, Hitze oder Trockenheit. Amerikanische Forscher haben jetzt am Beispiel von Bacillus-Sporen ein Signal entdeckt, das sie wieder zum Leben erweckt. Dabei handelt es sich um Bruchstücke der Zellwand, die von wachsenden Bakterien abgegeben werden. Diese Bruchstücke von Peptidoglykan-Molekülen docken an spezielle Rezeptoren der schlafenden Bakterien an und bringen den stillgelegten Stoffwechsel wieder in Gang. Hemmstoffe, die dieses Aufwecken verhindern, könnten die Grundlage für neuartige antibakterielle Medikamente sein, schreiben die Mikrobiologen im Fachblatt "Cell".

Im Ruhezustand seien Bakterien praktisch unverwundbar, da Antibiotika in der Regel Stoffwechselprozesse blockieren und daher nur wachsende Bakterien abtöten, sagt Jonathan Dworkin von der Columbia University in New York. "Aber wenn ein Antibiotikum schlafende Bakterien am Aufwachen hindern könnte, wäre die Wirkung so, als würde es sie töten." Dworkin und seine Kollegen haben inaktive Sporen von Bacillus subtilis durch Zellwandbestandteile aus Nährlösungen wachsender Bakterien zur Keimung angeregt. Sie konnten nachweisen, dass bestimmte Molekülbruchstücke, die beim normalen Wachstum in die Nährlösung gelangen, an einem Rezeptorprotein der Sporen ankoppeln und die Keimung auslösen. Nicht nur B. subtilis, auch andere wachsende Bakterienarten setzten solche Substanzen frei, die als Keimsignal wirken. In Gegenwart von Staurosporin, einem Hemmstoff des Rezeptors, unterblieb der Keimprozess.

"Peptidoglykan-Fragmente dienen offenbar einer bisher unbekannten Form der Kommunikation zwischen verschiedenen Bakterienarten, indem sie wahrscheinlich anzeigen, dass wachsende Bakterien in der Nähe sind", schreiben die Forscher. Und wachsende Bakterien sind für Sporen ein Zeichen dafür, dass wieder günstige Umweltbedingungen herrschen und Zeit zum Aufwachen ist. Auch Tuberkuloseerreger, die jahrelang in einem Ruhezustand im menschlichen Körper überdauern können, besitzen ähnliche Rezeptoren wie die von B. subtilis. Ein geeigneter Hemmstoff könnte die Reaktivierung der Bakterien verhindern und so vor einem Ausbruch der Krankheit schützen - beispielsweise wenn im Alter die Immunabwehr nachlässt. Die Funktion des Rezeptors, so die Forscher, könnte auch erklären, warum viele Mikroben an ihrem natürlichen Standort generell nur dann wachsen, wenn noch andere Bakterien in der Nähe sind.

Cell
Quelle: "A Eukaryotic-like Ser/Thr Kinase Signals Bacteria to Exit Dormancy in Response to Peptidoglycan Fragments", Ishita M. Shah et al.; Cell, Vol. 135, p. 486 (2008), DOI 10.1016/j.cell.2008.08.039


 

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