Bakterieller Membrantransporter unterstützt Krankheitserregern, sich vor dem Immunsystem zu verstecken

Der Transport von Substanzen über die Zellmembran ist an spezifische Membrantransportproteine gebunden. Bonner Forschenden ist es zusammen mit einem internationalen Team gelungen, die molekulare Struktur einer ganz neuen Klasse dieser Proteine aufzuklären. 

Wie alle Zellen sind auch Bakterien von einer Zellmembran umgeben. Diese dünne Fettschicht hält Nährstoffe, Erbmaterial und Eiweiße der Zelle zusammen und ermöglicht so erst ihr Überleben. Andererseits müssen zum Beispiel Nährstoffe oder Moleküle, die als Bausteine für die Zelle dienen, die Membran überqueren können, sonst würde die Bakterie buchstäblich verhungern. Zu diesem Zweck bedienen sich Zellen sogenannter Membrantransporter. Die TRAP-Transporter helfen Krankheitserregern wie Haemophilus influenzae oder Vibrio cholerae Sialinsäure über die Zellmembran zu bewegen. Sialinsäure kommt in menschlichem Gewebe sehr häufig vor und die Bakterien können sie mit dem TRAP-Transporter förmlich aufsammeln und in ihre Zellwand einbauen. „Dort dient sie der Bakterie als eine Art Tarnkappe, um sich vor unserem Immunsystem verstecken zu können“, sagt der Bonner Wissenschaftler PD Dr Gregor Hagelueken.

Bakterieller Lastenaufzug live bei der Arbeit

Die Forschenden aus der Arbeitsgruppe von Hagelueken am Institut für Strukturbiologie des Universitätsklinikums Bonn (UKB) benutzten die sogenannte cryo-Elektronenmikroskopie um die Struktur des Transporters zu entschlüsseln. „Unsere Ergebnisse stellen einen echten Durchbruch dar, da schon seit circa 20 Jahren versucht wurde die Struktur eines TRAP-Transporters zu entschlüsseln“, sagt der Bonner Post-Doktorand Martin Peter. Er erinnert sich an den Moment als klar war, dass die Mammutaufgabe bewältigt war: „In diesem Augenblick waren wir die ersten, die jemals einen TRAP-Transporter gesehen haben. Uns war dann sofort klar, wie das Eiweiß funktioniert. Es bewegt sich wie ein Aufzug in der Membran auf und ab.“

In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Ulrich Kubitscheck am Clausius Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn konnten die Forschenden dem Transporter live bei der Arbeit zusehen. „Der TRAP-Transporter kommt in vielen krankmachenden Bakterien vor“, sagt Hagelueken, „vielleicht kann unsere Struktur in Zukunft dabei helfen, Antibiotika zu entwickeln, die dafür sorgen, dass der Aufzug stecken bleibt.“