Bakterien leben vorübergehend ohne ihre Zellwand, wenn gefährliche Viren in der Nähe sind. Ein bemerkenswertes Merkmal, da die Zellwand eine stabile Barriere gegen Bedrohungen darstellt. Dennoch hat die Entdeckung eine logische Erklärung und könnte von Bedeutung für die Bekämpfung pathogener Bakterien sein, so Véronique Ongenae, Erstautorin der Veröffentlichung in Öffnen Sie Biologie.
Bakterien können unter Stressbedingungen eine Zeit lang ohne Zellwand leben, entdeckte die Gruppe von Dennis Claessen, Professor am Institut für Biologie Leiden (IBL) im Jahr 2018. „Aber ihr Zweck war noch nicht klar. Meine Aufgabe ist es, diesen Nutzen zu finden , als Doktorandin in der Forschungsgruppe“, sagt Ongenae. „Deshalb arbeite ich auch mit Streptomyces, das sind die Bakterien, von denen wir entdeckt haben, dass sie ohne ihre Zellwand leben können.“
Ein Zufallsfund
Ongenae züchtete Streptomyces in einer sogenannten hyperosmotischen Umgebung. Es hat eine hohe Glukosekonzentration, die es Bakterien ermöglicht, ihre Zellwand zu verlieren, anstatt auseinanderzubrechen. Ongenae: „Ich habe wild damit experimentiert, die Bakterien ihre Zellwand verlieren zu lassen, und mich gefragt, was passieren würde, wenn ich den Streptomyces Bakteriophagen hinzufüge. Das sind Viren, die Bakterien infizieren. Und sofort werfen alle Streptomyces ihre Zellwand ab. Ich konnte es kaum glauben.“ Augen. Also wiederholte ich das Experiment immer und immer wieder, aber das Ergebnis blieb gleich.“
Bei anderen bekannten Bakterien wie Escherichia coli und Bacillus subtilis stellte Ongenae die gleiche Reaktion auf das Vorhandensein von Phagen in einer hyperosmotischen Umgebung fest. Sie vermutet, dass Bakterien ihre Zellwand verlieren, sobald sie von dem Phagen infiziert werden. „Das untersuchen wir, aber es sieht nach einem Abwehrmechanismus aus“, bemerkt Ongenae. „Durch den Verlust ihrer Zellwand werden Bakterien für den Phagen unkenntlich und bleiben unter dem Radar.“
Gefahr für Menschen
Die interessante Entdeckung zeigt auch mögliche Komplikationen bei der Behandlung von Infektionen auf. „Phagentherapien werden heutzutage immer häufiger als Ersatz für Antibiotika eingesetzt, um den Körper von krankheitserregenden Bakterien zu befreien. Gerade mit der zunehmenden Verbreitung von Antibiotikaresistenzen kann die Phagentherapie als ein neuer Weg zur Behandlung von Infektionen angesehen werden können sich vor Phagen verstecken. Und da unsere Blutgefäße und unser Urin ebenfalls eine hyperosmotische Umgebung bilden, können Bakterien dort auch ohne Zellwand leben. Wenn die Phagen den Körper nach einigen Tagen verlassen, bauen Bakterien ihre Zellwand wieder aus und bringen die zurück Infektion.“
Aus diesem Grund erforscht Ongenae auch die Wirkung auf krankheitserregende Bakterien wie Pseudomonas aeruginosa und Acinetobacter baumannii. „Erst dann wissen wir, ob dies zu berücksichtigen ist.“
Véronique Ongenae et al, Reversible Bakteriophagenresistenz durch Ablösung der Bakterienzellwand, Öffnen Sie Biologie (2022). DOI: 10.1098/rsob.210379