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Neuer Regulationsmechanismus für Toxin-Bildung beim Krankenhauskeim Staphylococcus aureus entdeckt

04.11.2014 - (idw) Universität des Saarlandes

Ob ein Bakterium einen Menschen krank macht, liegt unter anderem an Toxinen, die dem Erreger helfen, eine Infektion hervorzurufen. Mit diesen pathogenen Faktoren beschäftigen sich Forscher des Instituts für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene an der Saar-Uni: Im Fokus steht dabei das als Krankenhauskeim bekannte Bakterium Staphylococcus aureus. In einer Studie haben sie bei ihm ein neues Regulatorprotein entdeckt, das die Aktivität von Stoffwechselwegen mit der Produktion von Toxinen verknüpft. Ist der Regulator gehemmt, erhöht sich die Pathogenität des Erregers. Diese Erkenntnisse möchten die Forscher nutzen, um Therapieansätze zu entwickeln. Normalerweise ist das Bakterium Staphylococcus aureus ein Teil unserer bakteriellen Mikroflora. Unter bestimmten Umständen kann es aber schwere, zum Teil lebensbedrohliche Organinfektionen oder Blutvergiftungen hervorrufen. Vor allem die MRSA-Varianten (Methicillin-resistente Staphylococcus aureus), die häufig gegen eine ganze Reihe von Antibiotikaklassen resistent sind, bereiten vielen Kliniken nach wie vor große Probleme.

Was diesen Infektionserreger genau für den Menschen gefährlich macht, untersucht die Arbeitsgruppe um Professor Mathias Herrmann und Privatdozent Markus Bischoff vom Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene am Homburger Uniklinikum. Viele pathogene Mikroorganismen verknüpfen die Produktion ihrer krankmachenden Faktoren mit zentralen Stoffwechselwegen, sagt Bischoff. Sie stellen so sicher, dass diese nur dann produziert werden, wenn sie für ihr Wachstum und Überleben im Wirt von Vorteil sind. Bei Staphylococcus aureus ist zum Beispiel schon seit Langem bekannt, dass die Anwesenheit des Kohlenstoffs Glucose die Produktion einer Reihe wichtiger Toxine unterdrückt. Verantwortlich dafür sind Regulatoren, die mit verschiedenen Molekülen aus Stoffwechselwegen interagieren, erklärt Bischoff.

In einer aktuellen Studie haben sie nun einen neuen Regulator, das Kohlenstoff-Kontrollprotein CcpE, identifiziert. Er ist beispielsweise an zentralen Stoffwechselwegen zur Energiegewinnung beteiligt. Die Wissenschaftler um Bischoff konnten zeigen, dass dieses Molekül die Bildung eines der wichtigsten Toxine dieses Erregers, des -Toxins, unterdrücken kann. Darüber hinaus haben sie überprüft, was passiert, wenn sie das Kontrollprotein hemmen. Die Pathogenität hat sich erhöht, sagt Bischoff weiter. Im Tierversuch haben wir festgestellt, dass die Erreger deutlich mehr Lungenentzündungen und Hauterkrankungen ausgelöst haben.

Die neuen Erkenntnisse liefern den Wissenschaftlern Einblicke in die molekularen Mechanismen bei Staphylococcus aureus. Der Regulator fungiert als ein wichtiges Bindeglied zwischen dem Nährstoffzustand und der Virulenz, so der Forscher. Die Ergebnisse könnten künftig helfen, Therapieansätze zu entwickeln, um den klinisch relevanten Keim unschädlich zu machen.

Die Studie hat das Homburger Team gemeinsam mit Forscherkollegen aus Tübingen, Münster, Braunschweig, Frankreich, der Schweiz und den USA durchgeführt. Sie wurde in der renommierten Fachzeitschrift The Journal of Biological Chemistry veröffentlicht: The Catabolite Control Protein E (CcpE) Affects Virulence Determinant Production and Pathogenesis of Staphylococcus aureus
DOI: 10.1074/jbc.M114.584979

Eine vorangegangene Studie, die zeigt, wie Staphylococcus aureus das Immunsystem überlistet, haben die Homburger Forscher erst kürzlich veröffentlicht. Mehr dazu unter:
http://www.idw-online.de/de/news600625


Die Forschungsarbeiten am Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene werden durch Mittel der Deutschen Forschungsgemeinschaft, des Bundesministeriums für Bildung und Forschung sowie weitere Drittmittelzuwendungen unterstützt. Ein Überblick über die Forschungsaktivitäten des Instituts findet sich unter www.staph.de.

Fragen beantwortet:
Privatdozent Dr. Markus Bischoff
Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene
Uniklinikum Homburg
Tel. 06841 16-23963
E-Mail: markus.bischoff(at)uks.eu
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