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Ordnung Hilft DNS - Genetischem Material Ueberhaupt - Notzeiten Zu Ueberstehen

01.07.1999 - (idw) Weizmann Institut

Das Forschungsergebnis koennte eines Tages zur Entwicklung besserer
Strategien gegen Antiobiotika-resistente Bakterienstaemme beitragen.

DNS verhaelt sich erstaunlich geordnet in Bakterien, die unterschiedlichen
Stressbedingungen ausgesetzt sind. So berichteten Wissenschaftler des
Weizmann Instituts in der Ausgabe vom 1. Juli des Magazins Nature. Die
kompakte Struktur foerdert die Faehigkeit der Zellen, extremen
Umweltangriffen, beispielsweise durch Oxidationsmittel oder
Naehrstoffmangel zu widerstehen.

Diese Ergebnisse koennten eines Tages zur Entwicklung von breiter angelegten
Strategien zur Bekaempfung von bakteriellen Krankheiten fuehren. Falls eine
Verbindung zwischen den Ueberlebensmechanismen von Bakterien unter Stress
und jenen Mechanismen, die Bakterien gegen verschiedene Chemikalien
resistent machen, gefunden wird, waere es ausserdem denkbar, eines Tages
Chemotherapie wirksam gegen Krankheitserreger einzusetzen, die gegen
andere Behandlungsmethoden resistent geworden sind.

Das Weizmann-Team unter der Leitung von Prof. Avi Minsky von der
Abteilung Organische Chemie, entdeckte, dass sich bakterielle DNS zu
kristallinen Formen organisiert, wenn die Bakterien in unwirtliche Gefilde
geraten. Sie wiesen ausserdem nach, dass diese hoechst geordnete Struktur von
einem Protein namens Dps ermoeglicht wird, welches die DNS sehr stark
bindet, so dass es eine sehr stabile Struktur bildet. Das Dps-Protein, das
erstmals von der Gruppe um Prof. Roberto Kolter an der Harvard Medical
School charakterisiert wurde, mit dem Prof. Minsky zusammenarbeitet, kommt
in Zellen, die unter Stress stehen, in besonders hohen Konzentrationen vor.
Innerhalb der strikt geordneten und dichten DNS-Dps-Struktur, ist die DNS
aeusserst effektiv gegen unterschiedliche Angriffe geschuetzt.

"In natuerlichen Umgebungen wechselt das bakterielle Leben zwischen kurzen
Phasen der Voellerei und langen Hunger- und Stressperioden", sagt Prof.
Minsky. "Um ueberleben zu koennen, haben Bakterien einen ausgekluegelten
Mechanismus hervorgebracht, der es ihnen ermoeglicht, sich selbst waehrend
dieser Durststrecken zu schuetzen, der aber auch dafuer sorgt, dass das
Wachstum rasch wieder aufgenommen wird, wenn Naehrstoffe zur Verfuegung
stehen. Bei der geordneten DNS-Struktur koennte es sich um den aeussersten
Schutzmodus handeln."

Die Wissenschaftler verwendeten Roentgen- und
Elektronenmikroskopie-Analysetechniken. Mit diesen Methoden versuchen sie
derzeit, die molekulare Struktur des Komplexes zwischen dem Dps-Protein und
der DNS zu entschluesseln, damit die Funktionsweise des DNS-Schutzes besser
verstanden werden kann. "Wir studieren derzeit das eigentliche Signal, das die
Bildung der kristallinen Struktur ausloest, sobald das Bakterium
Naehrstoffmangel und Stress ausgesetzt ist, sowie jenes Signal, das das rasche
Verschwinden dieser Struktur verursacht, sobald die Gefahr vorueber ist," sagt
Minsky.

Minsky meinte dazu weiter: "Ordnung gilt allgemein als lebensfeindlich. Bei
lebenden Systemen, die extrem harten Umweltbedingungen ausgesetzt werden,
bieten intrazellulaere, kristalline Aggregate jedoch moeglicherweise ein

wirksames, breit angelegtes Mittel zum Schutz. In der Tat fand man, dass
Ribosome in Gehirnzellen von Menschen, die an Demenz leiden, eine
kristalline Organisation aufweisen. Darueber hinaus ist die DNS in
Spermazellen in hohem Masse geordnet. Wir haben nun gerausgefunden, dass
dies auch fuer die DNS von Bakterien gilt und wollen nun verstehen, wie
allgemein und wie signifikant die Korrelation zwischen Ordnung und
UEberleben ist."

Das Weizmann-Team begann daher kuerzlich mit einer Studie, welche die
Korrelation zwischen Organisation der DNS und Fruchtbarkeit bei
menschlichen Spermazellen untersucht.
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