Cholera ist eine tödliche bakterielle Erkrankung, die jährlich rund 95.000 Menschen tötet. Das Bakterium Vibrio cholerae infiziert Zellen im Dünndarm und verwendet dafür schwanzartige Flagellen. Zwar sind die Proteine, aus denen Flagellen bestehen, seit Jahrzehnten bekannt, doch wie sich die Teile in lebenden Zellen zusammensetzen und drehen, blieb lange unklar.
Ein Team der Yale School of Medicine beschrieb in Nature Microbiology die molekulare Struktur der Flagellen in nahezu atomarer Auflösung. Jun Liu, Seniorautor der Studie, betonte, dass diese Auflösung nötig sei, um Aufbau und Rotation zu verstehen. Wangbiao Guo ist Erstautor; Sarah Zhang, Merrill Asp und das Labor von Jing Yan wirkten an den Experimenten mit. Die Forschenden veränderten V. cholerae so, dass Flagellenproteine aufleuchteten, froren die Bakterien in flüssigem Ethangas ein und erstellten Aufnahmen mit einem leistungsstarken Elektronenmikroskop.
Die Bilder zeigen, wie sich jeweils vier Flagellenproteine in bestimmte Positionen innerhalb einer hydrophilen Hülle einfügen. Diese Hülle hatte frühere Untersuchungen behindert. Die Erkenntnis, dass die Flagelle einen Kern mit anderen Bakterien teilt, aber eine andere Oberfläche besitzt, deutet auf spezifische Anpassungen hin. Es wird vorgeschlagen, dass die Hülle als Schmiermittel wirkt: Die Flagelle scheint sich unabhängig von der äußeren Hülle zu drehen, und die hydrophile Schicht könnte ein gleitendes System bilden, das V. cholerae hilft, schneller durch Flüssigkeiten zu schwimmen und die Dünndarm-Schleimschicht zu durchdringen.
Liu sagte, die Bilder und Methoden eröffneten neue Forschungswege und könnten zu Medikamenten führen, die Flagellen angreifen oder andere Wege nutzen, Cholera zu bekämpfen. Die Studie wurde vom National Institutes of Health, der National Science Foundation, der Yale University und mehreren Stiftungen gefördert; der Inhalt liegt in der Verantwortung der Autorinnen und Autoren.
- Mutationen machten Flagellenproteine sichtbar
- Vitrifikation in flüssigem Ethangas
- Nahezu atomare Elektronenmikroskopie
Schwierige Wörter
- flagelle — bewegliches, haarähnliches Fortsatz bei BakterienFlagellen, Flagellenproteine
- hydrophil — mit Wasser gut verträglich oder löslichhydrophilen, hydrophile
- auflösung — Detailgrad einer Darstellung oder eines Bildes
- vitrifikation — schnelles Gefrieren, um Strukturen zu erhalten
- elektronenmikroskop — stark vergrößerndes Mikroskop mit Elektronenstrahl
- schmiermittel — Substanz, die Reibung zwischen Teilen verringert
Tipp: Fahre über markierte Wörter oder tippe darauf, um kurze Definitionen zu sehen – während du liest oder zuhörst.
Diskussionsfragen
- Welche Folgen könnten Medikamente haben, die gezielt Flagellen oder die hydrophile Hülle angreifen? Begründe deine Meinung.
- Wie könnte die Möglichkeit, Strukturen in nahezu atomarer Auflösung zu sehen, andere Forschungsfragen in der Mikrobiologie verändern?
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