Bei Kontakt mit einem Antibiotikum, einer toxischen Substanz oder einer anderen erheblichen Stressquelle sind Bakterien in der Lage, mithilfe der Zell-zu-Zell-Kommunikation einen Abwehrmechanismus zu aktivieren und so nicht betroffene Bakterien zu „warnen“, die dann das Warnsignal voraussehen, sich schützen und verbreiten können.
Dieser Mechanismus wurde jetzt erstmals von einem Forscherteam des CNRS und der Université de Toulouse III–Paul Sabatier beschrieben. Er ebnet den Weg für die Entwicklung neuer, wirksamerer Antibiotikabehandlungen, die dieses bakterielle Kommunikationssystem angreifen können.
Das Werk erscheint in Naturkommunikation.
Wenn sie eine Stressquelle wahrnehmen, werden Bakterien aktiv und verändern die Expression bestimmter Gene und ihre physiologischen Eigenschaften, um sie weniger anfällig für die erkannte tödliche Substanz zu machen. Sie produzieren auch kleine Alarmone-Proteine auf ihrer Oberfläche, um zufällig benachbarte Bakterien zu kontaktieren und zu aktivieren.
Unbelastete Bakterien können ihren Zustand nur ändern, wenn eine ausreichende Menge an Alarmonen vorhanden ist. Daher kann nur eine von ausreichend vielen Bakterien wahrgenommene Stressquelle die Ausbreitung dieser Aktivierung auslösen.
Der Mechanismus bietet mehrere Vorteile: Er begrenzt den unnötigen Energieverbrauch und ermöglicht eine schnelle und koordinierte Reaktion der Population. Da die Aktivierung schrittweise erfolgt, entsteht mit der Zeit Vielfalt in der Population, was die Überlebenschancen der Bakterien erhöht.
Diese Erkenntnisse wurden durch die Untersuchung von einem Dutzend verschiedener Antibiotika-Familien an Populationen von Streptococcus pneumoniae, dem Bakterium, das Pneumokokken-Infektionen verursacht, erzielt.
Mehr Informationen:
Pneumokokkenkompetenz ist ein Populationsgesundheitssensor, der die mehrstufige Heterogenität in der Reaktion auf Antibiotika fördert. Naturkommunikation (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-49853-2