Wissenschaftler entdecken, wie die angeborene Immunität Bakterien umhüllt

Das Protein GBP1 ist ein wichtiger Bestandteil der natürlichen Abwehr unseres Körpers gegen Krankheitserreger. Dieser Stoff bekämpft Bakterien und Parasiten, indem er sie mit einer Proteinhülle umhüllt. Wie der Stoff dies schafft, war bislang jedoch unbekannt.

Forscher der Technischen Universität Delft haben nun entschlüsselt, wie dieses Protein funktioniert. Dieses neue Wissen, veröffentlicht in Struktur- und Molekularbiologie der Naturkönnte bei der Entwicklung von Medikamenten und Therapien für Personen mit geschwächtem Immunsystem helfen.

Sogenannte Guanylat-bindende Proteine ​​(GBPs) spielen eine entscheidende Rolle in unserem angeborenen Immunsystem, erklärt Biophysiker Arjen Jakobi: „GBPs bilden die erste Verteidigungslinie gegen verschiedene Infektionskrankheiten, die durch Bakterien und Parasiten verursacht werden. Beispiele für solche Krankheiten sind Ruhr und Typhus.“ Durch Salmonellen verursachtes Fieber und Tuberkulose spielen auch bei der sexuell übertragbaren Infektion Chlamydien sowie bei der Toxoplasmose, die besonders während der Schwangerschaft und für ungeborene Kinder gefährlich ist, eine Rolle.

In ihrer Veröffentlichung beschreiben Jakobi und seine Kollegen erstmals, wie das angeborene Immunsystem Bakterien mithilfe von GBP1-Proteinen bekämpft.

„Das Protein umgibt Bakterien, indem es eine Art Mantel um sie herum bildet“, erklärt Tanja Kuhm, Ph.D. Kandidat in Jakobis Forschungsgruppe und Hauptautor des Artikels. „Indem man diesen Mantel fester zieht, durchbricht er die Membran des Bakteriums – die Schutzschicht, die den Eindringling umgibt – woraufhin Immunzellen die Infektion beseitigen können.“

Um die Abwehrstrategie von GBPs zu entschlüsseln, untersuchten die Forscher mithilfe eines kryogenen Elektronenmikroskops, wie GBP1-Proteine ​​an Bakterienmembranen binden. Dies ermöglichte es ihnen, den Prozess bis auf die Molekülskala im Detail zu betrachten.

Jakobi sagt: „Wir konnten ein detailliertes dreidimensionales Bild davon erhalten, wie sich die Proteinhülle bildet. Zusammen mit biophysikalischen Experimenten in der Forschungsgruppe von Sander Tans am Forschungsinstitut AMOLF, die es uns ermöglichten, das System präzise zu manipulieren, ist uns das gelungen.“ Entschlüsselung des Mechanismus der antibakteriellen Funktion.“

Laut Jakobi hilft uns diese Forschung, besser zu verstehen, wie unser Körper bakterielle Infektionen bekämpfen kann. „Wenn wir das gut verstehen und die beteiligten Proteine ​​medikamentös gezielt aktivieren oder deaktivieren können, könnten sich daraus Chancen ergeben, bestimmte Infektionen schneller loszuwerden.“