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Medizin

31. Juli 2019 Verantwortliches Toxin für Wachstum von Legionellen identifiziert

Eine Forschungsgruppe des European Molecular Biology Laboratory (EMBL) hat ein neues Toxin in Legionella Bakterien entdeckt. Das Toxin SidJ greift Proteine in menschlichen Zellen an und modifiziert diese zu Proteinkomplexen, welche den Legionellen das Wachstum in menschlichen Zellen erleichtern. Diese neuen Erkenntnisse machen SidJ zu einem idealen Angriffspunkt in der Bekämpfung von durch Legionellen verursachten Pneumonien.
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Legionella pneumophila – ein komplexes Bakterium

Obwohl eine Pneumonie durch Legionellen sehr selten ist (nur 1 aus 100.000 in Europa) liegt die Sterberate einer solchen Infektion nach wie vor bei über 10%. Die Ursache dafür liegt in der Komplexität des Bakteriums. Legionella pneumophila trägt über 300 Toxine in sich, die das menschliche Immunsystem angreifen, sobald das Bakterium eingeatmet wird, und so das Überleben des Bakteriums sichern. Viele der Toxine haben außerdem gleiche oder ähnliche Funktionen aber einen deutlich anderen Aufbau, was eine Behandlung mit einem spezifischen Medikament deutlich schwieriger macht.

Fokus auf das Toxin SidJ

Forschungsgruppen des EMBL Grenoble und der Goethe Universität Frankfurt haben nun das Toxin SidJ, welches bereits seit Jahrzehnten bekannt war, erneut im Detail untersucht, um die genaue Funktion des Toxins festzustellen. Dabei fanden die Wissenschaftler heraus, dass das Toxin zu den wichtigsten Komponenten bei der Infektion mit Legionellen gehört.

SidJ wird direkt in das Cytoplasma injiziert und bringt dort Glutamat an Target-Proteinen an. Das Toxin greift mit dieser Methode vor allem menschliche Proteine an, die an der Bekämpfung von Infektionen und an der angeborenen Immunantwort beteiligt sind. Ausgelöst wird dies durch die Interaktion von SidJ mit dem Protein Calmodulin, einem multifunktionellen Messengerprotein. Dieser Aktivierungsschritt verhindert, dass SidJ aktiviert wird, bevor die Infektion des menschlichen Körpers beginnt. „Das ist das erste Mal, dass diese Art Aktivität bei Bakteriellen Proteinen festgestellt werden konnte“, sagt Ivan Dikic, Direktor des Instituts für Biochemie 2 der Goethe Universität.

Der lange Weg zum therapeutischen Gebrauch

Die Darstellung der Proteinstruktur der Interaktion von SidJ mit Calmodulin durch ein Cryo-Elektronenmikroskop zeigte außerdem, dass das Toxin einen Proteinkinase-Fold aufweist.
Das war für die Forscher ein weiterer bedeutender Fund, da dies ein attraktiver Angriffspunkt für Medikamente ist. Weitere Studien werden in Zukunft auf diesen Ergebnissen aufbauen, um die Funktionsweise der Legionellen noch besser zu verstehen und neue Behandlungsmethoden zu entwickeln. 

(Übers. v. JL)
              

Quelle: European Molecular Biology Laboratory – EMBL


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