Wissenschaftler lösen das Rätsel, wie räuberische Bakterien ihre Beute erkennen

Ein jahrzehntealtes Rätsel darüber, wie natürliche antimikrobielle Raubbakterien in der Lage sind, andere Bakterien zu erkennen und abzutöten, könnte neuen Forschungsergebnissen zufolge gelöst werden.

In einer Studie veröffentlicht In NaturmikrobiologieForscher der University of Birmingham und der University of Nottingham haben herausgefunden, wie natürliche antimikrobielle Raubbakterien, sogenannte Bdellovibrio bacterivorous, faserartige Proteine ​​auf ihrer Oberfläche produzieren, um Beute zu fangen.

Diese Entdeckung könnte es Wissenschaftlern ermöglichen, diese Raubtiere zu nutzen, um problematische Bakterien anzugreifen und abzutöten, die Probleme im Gesundheitswesen, zum Verderben von Lebensmitteln und in der Umwelt verursachen.

Andrew Lovering, Professor für Strukturbiologie an der Universität Birmingham, sagte: „Seit den 1960er Jahren ist bekannt, dass der bakterienfressende Bdellovibrio andere Bakterien jagt und tötet, indem er in die Zielzellen eindringt und sie von innen frisst, bevor er später ausbricht. Die Frage war verblüffend.“ Wissenschaftler fragten sich: „Wie können diese Zellen eine feste Bindung eingehen, wenn wir wissen, wie vielfältig ihre bakteriellen Ziele sind?“

Professor Lovering und Professor Liz Sockett von der School of Life Sciences der University of Nottingham arbeiten seit fast 15 Jahren auf diesem Gebiet zusammen. Der Durchbruch gelang, als Sam Greenwood, ein Student im Grundstudium, und Asmaa Al-Bayati, eine Doktorandin, zusammenkamen. Ein Student im Sockett-Labor entdeckte, dass die Bdellovibrio-Raubtiere beim Eindringen in ihre Beute ein stabiles Vesikel (einen „abgeklemmten“ Teil der Zellhülle des Raubtiers) ablegen.

Professor Liz Sockett erklärte: „Das Vesikel bildet eine Art Luftschleuse oder ein Schlüsselloch, durch das Bdellovibrio in die Beutezelle eindringen kann. Anschließend konnten wir dieses Vesikel aus der toten Beute isolieren, was auf diesem Gebiet ein Novum ist. Das Vesikel wurde analysiert, um das herauszufinden.“ die Werkzeuge, die während des vorangegangenen Ereignisses des Räuber-/Beutekontakts verwendet wurden. Wir stellten uns das ein bisschen so vor, als würde ein Schlosser die Diele oder den Schlüssel als Beweismittel im Schlüsselloch lassen.

„Durch die Untersuchung des Vesikelinhalts haben wir herausgefunden, dass Bdellovibrio, da es nicht weiß, auf welche Bakterien es treffen wird, eine Reihe ähnlicher Beuteerkennungsmoleküle auf seiner Oberfläche einsetzt und so viele verschiedene „Schlüssel“ erzeugt, um viele verschiedene „Freischaltungen“ zu ermöglichen Arten von Beutetieren.

Anschließend führten die Forscher eine individuelle Analyse der Moleküle durch und zeigten, dass sie lange Fasern bilden, die etwa zehnmal länger sind als herkömmliche kugelförmige Proteine. Dies ermöglicht es ihnen, aus der Ferne zu operieren und nach Beute in der Nähe zu „fühlen“.

Insgesamt zählten die Labore 21 verschiedene Fasern. Die Forscher Dr. Simon Caulton, Dr. Carey Lambert und Dr. Jess Tyson untersuchten, wie sie sowohl auf zellulärer als auch auf molekularer Ebene funktionieren. Sie wurden durch die Faser-Gentechnik von Paul Radford und Rob Till unterstützt.

Anschließend begann das Team mit dem Versuch, eine bestimmte Faser mit einem bestimmten Molekül auf der Beuteoberfläche zu verbinden. Herauszufinden, welche Faser zu welcher Beute passt, könnte einen technischen Ansatz ermöglichen, bei dem maßgeschneiderte Raubtiere auf verschiedene Arten von Bakterien abzielen.

Professor Lovering fuhr fort: „Da der Raubtierstamm, den wir untersucht haben, aus dem Boden stammt, hat er eine große Tötungsreichweite, was die Identifizierung dieser Faser- und Beutepaare sehr schwierig macht. Beim fünften Versuch, die Partner zu finden, entdeckten wir jedoch eine Chemikalie.“ Signatur auf der Außenseite von Beutebakterien, die eng an der Faserspitze anliegt. Dies ist das erste Mal, dass ein Merkmal von Bdellovibrio mit der Beuteauswahl in Einklang gebracht wurde.“

Wissenschaftler auf diesem Gebiet können diese Entdeckungen nun nutzen, um zu fragen, welcher Fasersatz von den verschiedenen Raubtieren, die sie untersuchen, verwendet wird, und diese möglicherweise einer bestimmten Beute zuzuordnen. Ein besseres Verständnis dieser Raubbakterien könnte ihren Einsatz als Antibiotika ermöglichen, um Bakterien abzutöten, die Lebensmittel verderben oder die Umwelt schädigen.

Professor Lovering kam zu dem Schluss: „Wir wissen, dass diese Bakterien hilfreich sein können, und wenn wir vollständig verstehen, wie sie funktionieren und ihre Beute finden, eröffnet uns dies eine Welt voller neuer Entdeckungen und Möglichkeiten.“