Die Evolution bakterieller Erreger
Einige Bakterien aus der Rickettsiales-Gruppe sind Erreger für menschliche Krankheiten wie Typhus und Ehrlichiose. Das Verständnis davon, wie aus einem frei lebenden Bakterium solche menschlichen Krankheitserreger wurden, könnte uns helfen, diese Krankheiten wirksamer zu bekämpfen. Mit dieser Frage befasste sich das Projekt RICKOCHET (Origin and evolution of host-association and pathogenicity in the Rickettsiales). RICKOCHET sammelte genomisches Material von alphaproteobakterialen Linien wie etwa der endosymbiotischen Abstammungslinien C36 und EI3 sowie von drei einzelnen alphaproteobakterialen Zellen. O14 und N20 wurden aus ozeanischen Gewässern in den USA und die L4-Zelle aus Seewasser isoliert. Die Projektmitglieder verwendeten Sequenzierungstechniken und Einzelzell-Genomik der neusten Generation, um Einblicke in die Entstehung und Entwicklung verschiedener Arten und Abstammungslinien von Rickettsiales zu gewinnen. Zu Beginn bereiteten die Forscher Sequenzbibliotheken vor und stellten Sequenzdaten zusammen. Als Ergebnis erhielten sie die nahezu vollständigen Genome von C36 und EI3. Für die aquatische Einzelzellen (N20, O14 und L4) erhielten sie jeweils einen Teil der Genome. Daraus konnten bedeutende Einblicke gewonnen werden. Die Analysen von C36 und EI3 zeigte, dass sie mehrere Gene enthielten, die an Host-Interaktionsprozessen von verbreiteten menschlichen Krankheitserregern, die Teil der Rickettsiales sind, beteiligt sind. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Interaktion mit Amöben (in diesem Fall der Host C36 und EI3) die Evolution von intrazellulären bakteriellen Erregern erleichterte. Diese Ergebnisse wurden in zwei Publikationen veröffentlicht. Die Analyse der Hälfte des L4-Genoms deckte auf, dass es sich um eine tief verzweigte Linie der Rickettsiaceae handelt. Es verfügt sowohl über Geißeln sowie über Gene für eine parasitäre Lebensweise - ein fehlendes Glied in der Entstehung der Rickettsiaceae, über das eine weitere Analyse dieser Linie Erkenntnisse liefern sollte. Obwohl die O14- und N20-Genome Teil der alphaproteobakterialen Clade wie die Rickettsiales sind, zeigen sie keine Anzeichen von intrazellulärer Lebensweise. Weitere vergleichende Analysen sollten Licht auf Faktoren werfen, die zur Entstehung der intrazellulären Lebensweise bei Rickettsiales beitragen. Die Erkenntnisse aus RICKOCHET ebneten den Weg für weitere Forschung zu genetischen Veränderungen, die Pathogenität in Mikroben fördern. Zu den Anwendungen gehören die Entwicklung von Arzneimitteln und Impfstoffen sowie die mikrobielle Technik.
Schlüsselbegriffe
Bakterien, Krankheitserreger, Rickettsiales, Typhus, Genom, endosymbiontisch, Impfstoff
