Bakterienhülle Doppelt doppelt hält besser

Das Tuberkulose-Bakterium sieht aus wie ein Stäbchen und hält eine Menge aus - zum Beispiel Säure. Nun haben deutsche Forscher mit 3-D-Aufnahmen herausgefunden, warum der Erreger so widerstandsfähig ist: Er besitzt gleich zwei Doppelmembranen.


Dass Mycobakterium tuberculosis der Erreger der Tuberkulose-Krankheit ist, hat Robert Koch vor rund 125 Jahren herausgefunden. Wie man ihn bekämpft -, nämlich mit Antibiotika - weiß man auch schon seit langem. Wie aber die Schutzhülle dieser Bakterien genau aussieht, das allerdings wissen Forscher noch immer nicht im Detail. Nur eins ist klar: Dieser Erreger und andere Mykobakterien müssen gut verpackt sein, denn sie sind äußerst widerstandsfähig und können sogar in Säure überleben.

Zumindest die chemischen Bestandteile der Hülle kennt man: Wie alle lebenden Zellen besitzen sie eine Zellmembran aus einer Fett-Doppelschicht, auf der sich noch zusätzlich eine mehrschichtige Zellwand befindet. Mykobakterien macht zudem einzigartig, dass sie Mykolsäuren, langkettige Fettsäuren, besitzen, die sich irgendwo in der Bakterienhülle befinden. Diese Fettsäuren machen die Bakterien stark wasserabstoßend und säurefest. Wie die chemischen Bausteine der äußeren Wand jedoch strukturiert sind, war bislang unklar.

Harald Engelhardt vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried und seine Kollegen haben die Hülle verschiedener Mykobakterien nun erstmals genauer unterm Elektronenmikroskop analysieren können. Die Forscher nahmen die äußere Zellwand von Mycobacterium smegmatis und Mycobacterium bovis genauer unter die Lupe. Erstmals konnten sie dabei dreidimensionale Bilder von der Hülle der Bakterien machen. Dazu verwendeten sie die eigens am Institut entwickelte Technik der Kryo-Elektronentomographie: Zuerst wurden die Bakterien auf minus 190 Grad Celsius schockgefroren und anschließend aus verschiedenen Winkeln aufgenommen. Aus den verschiedenen Bildinformationen entwickelten die Forscher 3-D-Aufnahmen.

Wie die Forscher im Fachmagazin "Proceedings of the National Academy of Sciences" schreiben, konnten sie so direkt belegen, dass diese äußere Zellwand der Mykobakterien auch aus einer symmetrischen Fett-Doppelschicht besteht. Bislang hatte man angenommen, dass die äußere Hülle der Bakterien stark asymmetrisch aufgebaut ist. "Allerdings können wir anhand der Fotos nur sagen, dass sie morphologisch symmetrisch ist", sagte Engelhardt SPIEGEL ONLINE. "Es ist aber anzunehmen, dass sich die beiden Schichten biochemisch unterscheiden." Zudem war die Membran sehr viel dünner als gedacht.

Zwischen der inneren Membran und der äußeren Doppelmembran der Mykobakterien befinden sich Zuckerpolymere. Nun bleibt noch die Frage zu klären, wo genau sich die schützenden Mykolsäuren befinden. Laut Engelhardt weiß man, dass sie fest an die Zuckerpolymere gebunden sind und man bisher davon ausgegangen ist, dass sie die innere Hälfte der Doppelmembran ausmachen. "Wir glauben, dass sie entweder einen größeren Teil einnehmen oder nur teilweise in der äußeren Membran sind", sagt Engelhardt.

Die Ergebnisse der Martinsrieder Forscher sind für die Medizin von enormer Bedeutung, denn die Beschaffenheit der Zellwand entscheidet über die Widerstandsfähigkeit der Krankheitserreger und ihre Bekämpfung mit Antibiotika. Und da besteht Handlungsbedarf. Erst kürzlich warnte die WHO vor einer erschreckenden Zunahme von resistenten Tuberkulose-Erregern, die auf gängige Antibiotika kaum oder gar nicht mehr ansprechen.

lub



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