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27.07.10 Legionellen programmieren menschliches Rab1-Protein zu ihren Gunsten um

Nachschub für Krankheitserreger

Erreger der Legionärskrankheit zapfen Materialtransport von Immunzellen an

Der Erreger der Legionärskrankheit, Legionella pneumophila, verursacht bei Infektion der Lunge eine akute Lungenentzündung. Das Bakterium geht dabei besonders raffiniert vor: Es dringt gezielt in Zellen des menschlichen Immunsystems ein und injiziert eine Fülle von Proteinen, die in die normalen zellulären Prozesse eingreifen. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für molekulare Physiologie in Dortmund haben nun herausgefunden, wie Legionella die Zellen reprogrammiert, um das eigene Überleben zu sichern und sich zu verbreiten. Sie haben ein Protein untersucht, mit dem das Bakterium den Materialtransport der Zelle zu sich selbst hin umleiten kann.

Abb. 1: Das Protein Rab1 in der "normalen" Form (links) und nach Modifikation mit Adenosinmonophosphat (AMP; rechts) durch das bakterielle Enzym DrrA. Die grün-markierte Fläche zeigt die Kontaktstelle für Proteine, die Rab1 von der aktiven in die inaktive Form umwandeln. Ihre Anlagerung wird durch den AMP-Rest verhindert.
Quelle: Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie

Während einer Legionellen-Infektion werden die Bakterien von Immunzellen aufgenommen und im Zellinneren von einer Membran umgeben. Legionella schützt sich vor der Zerstörung, indem es Proteine freisetzt, die die menschliche Zelle umprogrammieren und für ihre eigenen Zwecke ausbeutet. Eines dieser Proteine ist DrrA. In vorangegangen Arbeiten konnte gezeigt werden, dass DrrA den Materialtransport in menschlichen Zellen in Richtung des Erregers umleitet. DrrA nutzt dafür sogenannte Rab-Proteine.

Rab-Proteine sind Schaltermoleküle, die Transportvesikel innerhalb der Zellen koordinieren. Sie sorgen damit dafür, dass diese membranumhüllten Bläschen zur richtigen Zeit an den richtigen Ort gelangen. Von den insgesamt 60 unterschiedlichen Rab-Proteinen funktioniert DrrA speziell das Rab1-Molekül für seine Zwecke um: Es deponiert Rab1 an der bakterienumgebenden Membran und aktiviert es. Dadurch wird der Materialtransport der menschlichen Zelle teilweise zum Vesikel mit dem Bakterium geleitet.

Eine strukturelle und biochemische Analyse von DrrA führte die Dortmunder Wissenschaftler zu einem überraschenden Ergebnis: DrrA kann Rab1 nicht nur aktivieren, es scheint den aktivierten Zustand auch verlängern zu können. Dazu blockiert DrrA das Abschalten von Rab1 und die notwendige Erkennungsstelle für regulatorische Proteine, indem es ein AMP-Molekül an Rab1 anlagert. "Die permanente Aktivierung von Rab1 durch DrrA könnte für einen verstärkten Materialtransport in Richtung Legionella sorgen und damit sein Überleben unterstützen", folgert Aymelt Itzen vom Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie.

"Die vorliegenden Ergebnisse sind ein Beispiel dafür, wie die molekulare Analyse bakterieller Erkrankungen nicht nur dabei helfen kann, die zellulären Mechanismen einer Infektion zu verstehen, sondern auch die Funktionsweise gesunder Zellen", erklärt Roger Goody vom Dortmunder Max-Planck-Institut. Im Falle der Legionärskrankheit offenbart die Untersuchung des Bakterienproteins DrrA, wie ein menschliches regulatorisches Protein (Rab1) gezielt aktiviert und aktiv gehalten wird. Dies wirft die Frage auf, ob Legionella eine derartige Art der Regulation erfunden hat oder ob auch gesunde Zellen den Materialtransport auf eine ähnliche, bislang unbekannte Weise steuern können.

Quelle:

The Legionella Effector Protein DrrA AMPylates the Membrane Traffic Regulator Rab1b
M. P. Müller, et. al., Science 2010. DOI: 10.1126/science.1192276

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Legionellen programmieren menschliches Rab1-Protein zu ihren Gunsten um
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2010/jul/legionellen.shtm)

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