Infektionsbiologie: Was macht Helicobacter so anpassungsfähig?
Die bakteriellen Erreger Helicobacter pylori verdankt seine weltweite Verbreitung seiner genetischen Anpassungsfähigkeit. Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München Mikrobiologen haben ein Enzym identifiziert, das eine wichtige Rolle spielt in der flexiblen Steuerung der globalen Genexpression in der Art.
Die kosmopolitische Bakterium Helicobacter pylori, die im Dickdarm des Säugetiers, Magen-Darm-system, ist verantwortlich für eine der häufigsten mikrobiellen Infektionen beim Menschen. Viele Helicobacter-Infektionen provozieren keine eindeutige Symptome, während andere induzieren verschiedene Arten von Magen-Darm-Erkrankungen, wie Magengeschwüre. Aber die schwerwiegendste Folge der Infektion mit H. pylori ist, dass der Mikroorganismus kann induzieren die Entstehung von Krebs des Magens. Eines der auffälligsten Merkmale der Arten ist die genetische Vielfalt. Forschungsgruppen von Mikrobiologen Professor Sebastian Suerbaum und Professor Christine Josenhans an der LMU München Max von Pettenkofer-Instituts haben erforscht, die Bedeutung dieser Funktion für seine Fähigkeit zu überleben, in seiner menschlichen Gastgeber. Berichten Sie nun die Identifizierung eines bestimmten Enzym, das spielt eine wichtige Rolle bei der Koordinierung der Regulierung der gen-expression in den Erreger. Das protein gehört zu der Klasse von Enzymen, bekannt als DNA-methylases, deren Funktion es ist, zum anfügen einer chemischen-tag, bekannt als eine Methylgruppe (CH3) an bestimmte sequenzmotive in der DNA. Methylierung von DNA in Bakterien wurde zuerst beschrieben, wie die selbst-schützende arm eines primitiven Immunsystems, die erkennt unmethylated-DNAs als Fremd und zerstört selektiv. Es ist jedoch jetzt bekannt, dass DNA-methylierungs-Systeme in Bakterien spielen eine Vielzahl von anderen Rollen in Bezug auf die Kontrolle der gen-Aktivität.
Darüber hinaus ist diese Funktion offenbar so entscheidend für das überleben von H. pylori im Magen, dass die neu identifizierten methylase, die man in jeder von einem der über 450 Sorten der untersuchten Spezies in der neuen Studie. Im Gegensatz dazu haben viele andere Mitglieder der gleichen Enzym-Familie sind nur eine kleine Teilmenge der Stämme untersucht. Die neuen Erkenntnisse werden beschrieben in einem Papier, das erscheint in der Zeitschrift Nucleic Acids Research. Hauptautor des Berichts ist der Doktorand Iratxe Estibariz.
In nahezu allen Domänen des Lebens, methyltransferasen spielen eine entscheidende Rolle in „epigenetischen“ Prozesse (d.h. regulatorischen Mechanismen, die abhängig von änderungen in der chemischen Struktur, nicht aber die Sequenz von Nukleotid-Basen in der DNA) , ermöglichen es Organismen, sich schnell an Veränderungen in den Umweltbedingungen. Methylierung der DNA als eine Art der Regulierung der Genexpression wurde ursprünglich entdeckt in den Menschen — bei der Methylierung spezifischer DNA-Sequenzen dient zum Rendern der Gene betroffen, die beständig auf die Aktivierung. „Allerdings ist die Rolle der Epigenetik in Bakterien bisher nur wenig untersucht, so weit“, sagt Sebastian Suerbaum. Zusammen mit Christine Josenhans‘ Gruppe, er hat nun gezeigt, dass die methyltransferase JHP 1050 hat eine sehr signifikante Wirkung auf die Genexpression in H. pylori. Genetische Inaktivierung des Enzyms resultiert in Defekten in der Zelle Wachstum und Form, und wirkt sich negativ auf das Bakterium die Fähigkeit zur Einhaltung host-Zellen. „Unsere Arbeit zeigt, dass praktisch alle biologischen Eigenschaften, die relevant sind, um die Interaktionen zwischen H. pylori und seinen menschlichen Wirt — bakteriellen Stoffwechsel, die Beweglichkeit und die Resistenz gegen stress, die Interaktion mit Wirtszellen-sind alle reguliert durch die Globale Methylierung, und es zeigt, dass dieser Prozess verleiht dem Bakterium mit dem die notwendige Flexibilität zur Anpassung der Muster der Genexpression an veränderte Umweltbedingungen“, sagt Christine Josenhans.
