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Molecular biology of cell wall regeneration in L-form bacteria

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Neue Erkenntnisse zur Zellwandregeneration bei Bakterien

Einige Bakterienformen, die keine Zellwand ausbilden (so genannten L-Formen) gelten als wichtige Auslöser wiederkehrender oder chronischer Infektionen. Europäische Forscher untersuchten nun, wie diese Bakterien die Fähigkeit zur Zellwandsynthese wiedererlangen und deren pathologische Bedeutung.

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Die Zellwand als äußere Hülle ist bei manchen Bakterien, Algen und Pilzen zu finden, nicht jedoch bei Tierzellen. Mangels Zellwand haben manche L-Formen eine ungewöhnliche Größe und Form. Sie reagieren sensibel auf osmotischen Schock, sind aber resistent gegenüber Antibiotika, die häufig die Zellwand angreifen. Mitunter kehren L-Formen jedoch zum Zellwandstatus zurück und sind damit Verursacher chronischer Infektionen, was die These nahe legt, dass die Blockierung dieser Regenerationsfähigkeit eine mögliche therapeutische Maßnahme sein könnte. Welche Mechanismen für diese Reversion von Bedeutung sind, soll jetzt geklärt werden. Das EU-finanzierte Forschungsprojekt REGENERATE (Molecular biology of cell wall regeneration in L-form bacteria) untersuchte die Biologie von L-Formen und deren Fähigkeit, die Zellwand wiederherzustellen. Da es schwierig ist, L-Formen unter kontrollierten Bedingungen zu generieren und zu vermehren, wurden im Labor mit modernsten genetischen Methoden mutante Stämme erzeugt. So gelang es, nach reproduzierbarer Methode L-Formen des Laborstamms von Bacillus subtilis zu generieren. Proteoglykan (PG), einer der Hauptbestandteile der Zellwand, benötigt für die Synthese einen Primer, was vermuten lässt, dass Bakterien ohne PG nach mehreren Generationen nicht mehr zu ihrer ursprünglichen Form zurückkehren können. Diese These wurde getestet, indem REGENERATE über mehrere Generationen die PG-Synthese in L-Formen verhinderte. Nach Reaktivierung der betreffenden Gene nahmen die L-Formen allerdings die PG-Synthese wieder auf und bildeten eine Zellwand aus, was die Primer-Theorie widerlegt. Ein besseres Verständnis der bei der Zellwandregeneration ablaufenden Prozesse könnte neue Einblicke in die mögliche Rolle von L-Formen als Ursachen für chronische Infektionen liefern. Ist geklärt, wie der Übergang von der L-Form zum Zellwandstatus geschieht, könnten neue antibakterielle Therapien gegen diese Art von Infektionserregern entwickelt werden.

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