Proteinfehlfaltung und Bakterientoxizität
Als Gesundheitsbedrohung für Patienten mit einem bereits geschwächten Immunsystem tritt Klebsiella oxytoca häufig auf Intensiv- und geriatrischen Stationen auf. Multiresistente Stämme von Klebsiella sind hoch virulent und verbreiten sich sehr schnell. Im Zentrum der einfachen Klebsiella-Infektion stehen Membranproteine. Insbesondere PulD ist für Überleben und Infektiosität des Bakteriums entscheidend. Dieses Außenmembranprotein ist Teil der Maschinerie für die Porenstrukturen. Sie spielen eine wesentliche Rolle für die Sekretion von Enzymen, Virulenzfaktoren (einschließlich Toxine) sowie für das Zusammensetzen von Pili oder haarähnlichen Strukturen auf der Oberfläche. Das Projekt FAPUL demonstrierte die Bedeutung der Proteinfaltung auf dem Weg zur Funktionalität. Ein Protein durchläuft viele strukturelle Veränderungen während des Zusammenbaus und die Faltung kann ein integraler Teil seiner Funktion sein. Die resultierende Form ist der Schlüssel in Bezug auf die Interaktion mit anderen Molekülen. Die FAPUL-Forscher zeigten, dass das PulD-Protein Teil eines mehrstufigen Prozesses ist, der durch den Zusammenschluss von Monomeren (einzelne Moleküleinheiten) mit der Membran angestoßen wird. Ein im engen Zusammenhang mit der Membran stehendes Zwischenmolekül wurde als eine Vor-Porenstruktur identifiziert, das sich verändert und sich schließlich zur nativen reifen Pore entwickelt. Nach der Analyse der Proteinstruktur wiesen die Ergebnisse darauf hin, dass es bei Konformation oder Struktur zu einem Umschalten kommt, um in den Porenzustand zu gelangen. Um bei der Analyse zu helfen, entwickelten die Wissenschaftler eine Mutanten-Datenbank, um Faltungsintermediate identifizieren zu können. Der genaue Mechanismus umfasst wahrscheinlich die Domänen übergreifende Kommunikation, um die notwendige Konformationsänderung einzuleiten. Die Arbeiten von FAPUL haben eine stabile Wissensbasis für zukünftige Forschungen zu Membranproteinen geschaffen. Die Ergebnisse stellen den ersten Schritt bei der Identifizierung spezifischer Wirkstoffziele dar. Angesichts sich ausbreitender mikrobieller Multiresistenz ist die Entwicklung neuer antimikrobieller Wirkstoffe entscheidend im Kampf gegen pathogene Bakterien.
Schlüsselbegriffe
Protein, Bakterium, multiresistent, Klebsiella oxytoca, PulD, Infektiosität, Giftstoffe, Falten, antimikrobiell
