Riesen-Kraftwerk des Cholera-Erregers entschlüsselt [03.12.14]
Wissenschaftlerteam des Universitätsklinikum Freiburg und der Universitäten Hohenheim und Konstanz publiziert im Fachmagazin Nature
Wie das Zell-Kraftwerk des gefährlichen Cholera-Erregers aufgebaut ist und wie es funktioniert, haben jetzt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg, Konstanz und Hohenheim unter Beteiligung von Prof. Dr. Julia Fritz-Steuber herausgefunden. Die Forscher konnten das Zell-Kraftwerk mithilfe der Röntgenkristallographie bis auf die Größe einzelner Atome vermessen und die Funktion aller Einzelteile klären. Damit gehört der Komplex zu den größten, die je detailliert beschrieben wurden. Die Forschungsergebnisse erlauben erstmals, passgenaue Antibiotika zu entwickeln, die auch bei anderen Erregern wirken dürften. Die Studie ist nun in der renommierten Fachzeitschrift Nature erschienen.
Bis zu 3,5 Millionen Menschen erkranken jährlich an Cholera. 100.000 bis 120.000 Menschen sterben daran. Auslöser der fatalen Erkrankung ist das Bakterium Vibrio cholerae, das erstmals im Jahr 1854 beschrieben wurde. Der Krankheitserreger verfügt über eine besondere Energiequelle, eine Natriumionenbatterie, die durch eine molekulare Natriumpumpe aufgeladen wird. Diese Pumpe schleust Ionen aus dem Erreger heraus, so dass die Konzentration innen niedriger ist als außen. Beim Wiedereintritt treiben die Ionen Prozesse wie die Fortbewegung des Erregers an.
Prof. Dr. Julia Fritz-Steuber von der Universität Hohenheim
Den Aufbau dieser Pumpe hat das Forschungsteam jetzt bis auf die Ebene einzelner Atome beschrieben. „Die Pumpe gehört zu den größten Proteinkomplexen, die je in dieser Detailschärfe strukturell und funktionell beschrieben werden konnten“, sagen die Wissenschaftler. „In den vergangenen Jahrzehnten wurden über 100.000 Proteine strukturell beschrieben. Gerade einmal 20 davon sind in ihrer Komplexität mit der Natriumpumpe vergleichbar“, so die Forscher weiter. Diese Arbeiten bilden die Grundlage für die Erforschung neuer, wirkungsvoller Antibiotika, die diese Natriumpumpe – die Achillesferse des Cholara-Erregers – hemmen. Solche Antibiotika wären wahrscheinlich nicht allein nur gegen Vibrio cholerae wirksam, sondern auch gegen viele weitere Erreger, etwa die von Pest und Hirnhautentzündung, die ebenfalls auf diese Natriumpumpe angewiesen sind.
Originaltitel der Arbeit: Structure of the V.cholerae Na+-pumping NADH: quinone oxidoreductase.
Autoren: Julia Steuber, Georg Vohl, Marco S. Casutt, Thomas Vorburger, Kay Diederichs, Günter Fritz
Text: Klebs
