Neuer Schalter für die Virulenz von Durchfallerregern entdeckt

Durchfallerreger der Gattung Yersinia können ihre Virulenz in Abhängigkeit von ihrer Umgebungstemperatur regulieren. Eine Schlüsselrolle spielt dabei das Protein Fis, wie eine neue Studie zeigt.

Yersinia pseudotuberculosis ist ein naher Verwandter des berüchtigten Pesterregers und ein wahrer Meister der Temperaturwahrnehmung. Um zu unterscheiden, ob es sich gerade in der kühlen Umwelt oder im warmblütigen Wirt befindet, nutzt das Bakterium die Umgebungstemperatur als Signal.

Während bereits bekannt war, dass RNA-Moleküle zur direkten Temperaturwahrnehmung eingesetzt werden, konnte ein Team der Ruhr-Universität Bochum und der Universität Münster nun zeigen, dass das Protein Fis eine zusätzliche regulatorische Funktion auf der DNA-Ebene übernimmt. „Fis fungiert als Kontrolleur, der die Virulenzgene bei 25 Grad Celsius außerhalb des Wirts abstellt“, erklärt Prof. Franz Narberhaus, Lehrstuhl für Mikrobiologie der Ruhr-Universität Bochum und Letztautor der aktuellen Studie.

Fis-Protein schaltet Virulenzgene ab

Nach der Aufnahme in den warmblütigen Wirt passieren zwei Dinge: Proteine, die zur bakteriellen Fortbewegung dienen, werden abgeschaltet, um eine Erkennung durch das Immunsystem des Menschen zu verhindern. Außerdem werden Virulenzfaktoren produziert, die die Immunabwehr schwächen.

„In Experimenten mit einem Yersinia-Stamm, dem das Fis-Protein fehlt, haben wir einen unerwarteten Phänotyp bei 25 Grad Celsius beobachtet“, berichtet Narberhaus. „Die Bakterien waren komplett unbeweglich und schieden Effektorproteine aus, die ihre schädliche Wirkung normalerweise erst im Darm entfalten.“ Somit war das Temperatur-abhängige Wechselspiel zwischen nicht-virulentem und virulentem Zustand der Bakterien ausgehebelt.

Bestätigung durch Infektion von Mottenlarven

Aufgrund dieser Ergebnisse stellte sich die Frage, ob Bakterien, denen das Fis-Protein fehlt, bereits bei 25 Grad Celsius infektiös sind. Üblicherweise wird die bakterielle Virulenz in Mäusen untersucht, die ebenfalls warmblütig sind. Solch ein Modell ist aber für Infektionsversuche bei verschiedenen Temperaturen ungeeignet. Als Alternative boten sich wechselwarme Mottenlarven an.

Dabei wies der Yersinia-Stamm ohne Fis eine gesteigerte Virulenz bei 25 Grad Celsius auf. Im Gegensatz zum natürlichen Stamm tötete er bei dieser niedrigen Temperatur Mottenlarven demnach ab. Dadurch konnten die Forschenden im Umkehrschluss bestätigen, dass das Fis-Protein außerhalb des Wirtes die Virulenz abschaltet. Die genauen molekularen Mechanismen, mit denen Fis diese Regulation steuert, untersuchen die Bochumer Forschenden in laufenden Studien.

Fis-Protein schaltet Virulenzgene ab

Bestätigung durch Infektion von Mottenlarven

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