Enzymschere verhilft Bakterien zur Antibiotikaresistenz
“Man könnte sagen, dass wir ein neues Puzzlestück zum Verständnis der Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen zwischen Bakterien gefunden haben”, sagt Ronnie Berntsson, außerordentlicher Professor an der Universität Umeå und einer der Autoren der Studie.
Die Forscher aus Umeå haben Enterococcus faecalis untersucht, ein Bakterium, das häufig Krankenhausinfektionen verursacht, bei denen die Behandlung mit Antibiotika in vielen Fällen nicht mehr anschlägt, weil die Bakterien eine Resistenz entwickelt haben. Diese Bakterien können die Resistenz auch über das Typ-4-Sekretionssystem, T4SS, weiter verbreiten. Dabei handelt es sich um eine Art Proteinkomplex, der als Kopiergerät fungiert und die Weitergabe von Eigenschaften in Form von genetischem Material an andere Bakterien ermöglicht. Die Resistenz gegen Antibiotika ist eine solche Eigenschaft, die mit Hilfe von T4SS zwischen Bakterien übertragen werden kann.
Ein wichtiger Bestandteil von T4SS ist das Enzym PrgK, das die bakterielle Zellwand aufspaltet und so die Übertragung von Eigenschaften zwischen Bakterien erleichtert. Dieses Enzym besteht aus drei Teilen: LytM, SLT und CHAP.
PrgK funktioniert wie eine Schere, die in die bakterielle Zellwand schneidet. Anders als von den Forschern bisher angenommen, stellte sich heraus, dass nur die SLT-Domäne aktiv ist, allerdings auf eine andere Weise als erwartet. Die beiden anderen Domänen spielten stattdessen eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Enzyms. Die Forscher fanden auch heraus, dass ein anderes T4SS-Protein, PrgL, an PrgK bindet und dafür sorgt, dass es in der Proteinmaschinerie an der richtigen Stelle landet.
“Die Ergebnisse sind wichtig für die weitere Erforschung der Frage, wie man verhindern kann, dass T4SS Eigenschaften wie die Resistenz gegen Antibiotika auf andere Bakterien überträgt”, sagt Josy ter Beek, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Universität Umeå.
Die Studie wurde durch eine Kombination von biochemischen Analysen des Proteins in Verbindung mit funktionellen Studien in vivo durchgeführt und durch Strukturstudien von PrgK mittels Röntgenkristallographie und AlphaFold-Modellierung ergänzt.
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