Salmonellen sind höchst infektiöse Bakterien. Wie sie es schaffen, die Zellen ihrer bevorzugten Wirtsorganismen für ihre eigenen Bedürfnisse vorzubereiten, erforschen Thomas Marlovits und sein Team. Bakterien sind evolutionär gesehen eine sehr alte, extrem vielseitige und flexible Organismengruppe. Einige unter ihnen, beispielsweise Salmonellen, können uns Menschen sehr gefährlich werden, sobald sie sich unseren Körper als sichere Nahrungsquelle erschlossen haben. Wie aber schaffen sie es überhaupt, in fremde Zellen einzudringen und diese mit giftigen Stoffen außer Gefecht zu setzen? Thomas Marlovits, der sowohl für das Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW), als auch für das benachbarte Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) tätig ist, konnte während der letzten Jahre gemeinsam mit seinem Team grundlegende Komponenten eines spektakulären Infektionsmechanismus identifizieren. Seit Kurzem steht den Wissenschafter(inne)n auch ein für Österreich einmaliges Kryo-Transmissionselektronenmikroskop zur Verfügung, das ihnen erlaubt, Form und Funktion im Nanomaßstab zu beobachten. Der erste große Erfolg war die Identifikation eines Makromolekülkomplexes von Salmonella, der sogenannte Nadelkomplex (Type-3-Sekretionssystem), mithilfe dessen es dem Bakterium gelingt, in die Wirtszelle einzudringen. Aus der Bakterienhülle ragen etwa 50 Nanometer große, verankerte Nadeln - geformt aus mehreren Protein-Substrukturen - ins extrazelluläre Medium, die den physischen Kontakt zwischen Wirt und Krankheitskeim herstellen. Dieselben Strukturen dienen anschließend dazu, über Effektorproteine Bakterientoxin in die Wirtszelle zu transportieren. Das Team um Marlovits konnte nicht nur alle Bestandteile der Nano-Nadeln identifizieren, sondern auch den Aufbauprozess mitverfolgen. Darüber hinaus konnten die Wissenschafterinnen und Wissenschafter den entscheidenden Punkt im Stoffwechsel des Bakteriums erkennen, an dem der Aufbau des Nadelkomplexes beendet wird und seine Funktion als Sekretionssystem für Bakteriengift aufgenommen werden kann. Die Erfolge des Marlovits-Teams gelangen nicht zuletzt aufgrund der guten Zusammenarbeit mit Günter Resch, der das Hightech Kryo-Transmissionselektronenmikroskop technisch betreut und in der Probenvorbereitung mit Rat und Tat zur Seite steht. "Unser Ziel ist es jetzt, den Selektionsmechanismus des Injektionsapparates bis ins kleinste Detail sichtbar zu machen", erklärt Thomas Marlovits. "Wir wollen dabei verstehen, wie der Nadelkomplex es schafft, nur einige wenige Effektorproteine aus einem Pool von tausenden Proteinen spezifisch zu erkennen und zum Transport in die Wirtszelle vorzubereiten. Wir gehen davon aus, dass der Nadelkomplex einen so genannten Selektionsfilter besitzt, dessen Eigenschaften und 3-dimensionale Struktur wir mit Hilfe von modernen molekular- und strukturbiologischen Methoden bestimmen werden." Hier öffnet sich ein ganz neues Forschungsfeld: Könnte man solche "Injektionsnadeln" zu medizinischen Zwecken nachbauen? Erste Forschungsergebnisse weisen darauf hin, dass dieses System maßgeschneiderte Proteine gezielt transportieren kann. So könnte man sich vorstellen, dass das Type-3-Sekretionssystem zum Beispiel für Immunisierungen verwendet wird oder Krebszellen gezielt ausgeschaltet werden können. Kontakt: Dr. Thomas C. Marlovits Gruppenleiter IMP-IMBA Research Center Dr. Bohr-Gasse 3, 1030 Wien +43 1 79044-4630 marlovits@imp.univie.ac.at www.imba.oeaw.ac.at/research/thomas-marlovits August 2009
		Pneumokokken: Abwehr mit überraschendem Protagonisten