Bakterieninfektionen auf der Spur
Europäische Forscher haben 39 Proteine identifiziert, die mit Bakterientoxinen in infizierten Zellen des Menschen interagieren. Diese Erkenntnisse sind ein bahnbrechender Fortschritt im Verständnis der Grundlagen bakterieller Infektionen. Die zum Teil innerhalb des "Interaction proteome"-Projekts von der EU finanzierte Entdeckung kann zukünftig neue Angriffspunkte für Behandlungen von Erkrankungen des Menschen aufzeigen. Die Studie wird im Fachmagazin Cell Host and Microbe vorgestellt. Viele Bakterien, die auf allereinfachste Weise wie beispielsweise beim Anfassen einer üblichen Türklinke in den Körper gelangen, erzeugen Toxine, die die befallenen menschlichen Zellen schädigen können. Einige Bakterien schleusen ihre Giftstoffe mithilfe eines Systems, das wie eine Art molekulare Spritze wirkt, in die Zellen des Menschen ein. Innerhalb der Wirtszelle stören manche dieser Toxine lebenswichtige Signalwege der Zelle, die in Stoffwechselprozessen oder an der Zellteilung beteiligt sind. Diese Wege werden weitgehend durch einfache Protein-Protein-Wechselwirkungen gesteuert. Die Bakterien können sich dann vermehren und ausbreiten und überleben letztlich, indem sie die Zellmaschinerie des Menschen ausnutzen. Die neuen Forschungsergebnisse sind ein wichtiger Schritt nach vorne, da Wissenschaftler bisher nur wenige der Proteine dokumentieren konnten, die mit diesen Toxinen wechselwirken. Mithilfe einer von Professor Matthias Mann am Max-Planck-Institut in Deutschland entwickelten neuen Methode unter Einsatz von hochauflösender Massenspektrometrie ist es den Wissenschaftlern nun erstmals gelungen, Proteine in großer Zahl gleichzeitig und die zellulären Angriffspunkte der Bakterientoxine zu untersuchen. Das Team wendete quantitative Proteomik an, um die Ergebnisse nutzbar zu machen. Die quantitative Proteomik, die darauf abzielt, quantitative Informationen zu allen Proteinen in einer Untersuchung zu erhalten, ist als eine leistungsfähige Methode der Ermittlung von Protein-Protein-Wechselwirkungen (Wechselwirkungen, die vermutlich eine wichtige Rolle bei der molekularen Pathogenese von Infektionskrankheiten spielen) anerkannt. Dr. Matthias Selbach vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) in Deutschland war von der Entdeckung überrascht, dass die Toxine dabei nicht optimal an die Strukturen der menschlichen Proteine angepasst sind. Sie binden tatsächlich nur relativ schwach an einzelne menschliche Proteine. Ungeachtet dessen können sie aber mehrere unterschiedliche Proteine gleichzeitig beeinflussen. "Ein einzelnes Bakterientoxin ist dann wie eine Art Dietrich in der Lage, verschiedene Wirtszellen-Proteine als Einfallstor zur nutzen", erklärt Dr. Selbach. "Vielleicht ermöglicht es diese Strategie den Bakterien, verschiedenste Zellen zu befallen und so die Überlebenschancen im Wirt zu erhöhen." Dr. Selbach hofft, dass mit den Ergebnissen des Teams die Entwicklung von besseren Therapien von Bakterieninfektionen wie auch die Entwicklung neuer Arzneimittel vorangetrieben werden kann, die gezielt an den Signalmechanismen angreifen, die von den Toxinen unterbrochen werden. "Interaction proteome" ist ein integriertes Projekt innerhalb des Themenbereichs "Biowissenschaften, Genomik und Biotechnologie im Dienste der Gesundheit" des Sechsten Rahmenprogramms (RP6). Mit 12 Millionen EUR an Fördermitteln von der Europäischen Union ist es das größte Proteomik-Projekt innerhalb des RP6. Die EU stellt erhebliche Unterstützung für die Proteomik-Forschung bereit, wobei ein die Worte "Protein" und "Genom" kombinierender Begriff zur Definition dieses Fachgebiets verwendet wird, im Rahmen dessen in großem Umfang von Zellen erzeugte Proteine (z.B. deren Funktionen und Strukturen) untersucht werden und höchst effiziente technologische Verfahren erforderlich sind.