NanoPhotometer NP80

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Journal Club
Thomas Silhavy beschrieben worden war
(PNaS 106: 8009-14). Zu diesem System
gehört weiterhin das Lipoprotein VacJ,
das an der Innenseite der äußeren Membran
sitzt. Im periplasmatischen Raum
zwischen äußerer und innerer Membran
diffundiert YrbC und bindet, wenn es mit
VacJ interagiert, Phospholipide der äußeren
Membran. An der inneren Membran
gibt YrbC die gebundenen Lipide dann an
einen ABC-Transporter ab – einem Proteinkomplex
aus weiteren Yrb-Proteinen. Ob
die Lipide über den ABC-Transporter anschließend
ins Cytoplasma gelangen und
dort metabolisiert werden, oder ob sie in
die innere Membran eingebaut werden,
wisse man noch nicht, so Schild.
Oberfläche zwangsgefaltet
Fest steht aber, dass dieses VacJ/Yrb
ABC-System durch den Abtransport verhindert,
dass Phospholipide in der äußeren
Membran akkumulieren. Schilds Team
konnte zeigen, dass Deletionen in YrbE und
VacJ auch bei E. coli und Vibrio cholerae
die Produktion der Außenmembranvesikel
hochschrauben. „Wenn ständig neue
Phospholipide reingestopft werden, ohne
dass sie woanders hinfließen können, dann
muss es zwangsläufig zu einer Faltung
der Oberfläche kommen. Irgendwo muss
das zusätzliche Material ja hin“, skizziert
Schild das Modell der Grazer. So kommt
es dann zur Ausstülpungen und letztlich
zur Bildung der Vesikel. Der Effekt lässt
sich rückgängig machen, indem man funktionsfähige
Wildtyp-Gene in die Zellen einbringt.
Dann fahren die Bakterien ihre Vesikelproduktion
auf Normalniveau herunter.
Sequenzanalysen in rund einem Dutzend
gramnegativer Bakterien zeigen, dass dieses
Transportsystem, und damit wohl auch
die Regulation der Außenmembranvesikel
stark konserviert sind. „Wobei wir nicht
ausschließen, dass es da noch weitere Mechanismen
geben kann“, stellt Schild klar.
Nachdem diese Ergebnisse auf dem
Tisch lagen, fragte sich das Team, welche
Umweltbedingungen die Vesikelbildung beeinflussen.
„Mit ein bisschen Glück fanden
wir, dass Eisenmangel dieses Transportsystem
herunterreguliert“, erzählt Schild.
Und dabei produzieren die Bakterien auch
mehr Außenmembranvesikel. Ebenso bei
einer Verlustmutation des ferric uptake
regulators Fur. „Fur wurde ursprünglich
publiziert als Repressor, der sich auf die
DNA setzt und unter Eisenmangel abfällt“,
erklärt Schild; Fur könne aber, wie man
mittlerweile weiß, auch als Aktivator wirken
– wie offenbar im Zusammenhang mit
dem VacJ/Yrb-ABC-Transporter. Der Regulator
fährt den Lipidtransport hoch und
damit die Vesikelproduktion runter. „Ein
pathogenes Bakterium verspürt aber Eisenmangel,
sobald es in den Wirt gelangt“,
verweist Schild auf eine Hürde, der sich
beispielsweise die Cholera-Erreger stellen
müssen. Der menschliche Organismus sei
nämlich sehr gut darin, Eindringlingen das
Spurenelement vorzuenthalten. Indem Fur
nun infolge des Eisenmangels keine weitere
Expression der ABC-Transportergene mehr
induziert, sammeln sich Phospholipide in
der äußeren Membran.
Vesikel auf Nahrungssuche
Da die erhöhte Vesikulierung bei Eisenmangel
ebenfalls bei gramnegativen Bakterien
konserviert ist, vermutet Schild, dass
dies ein Hinweis auf die Evolution der Vesikelbildung
sein könnte. Er sieht die Annahme
bestätigt, dass die Außenmembranvesikel
quasi auf Nahrungssuche gehen. Dabei
könnten sie zum Beispiel Eisen aufnehmen
und die Bakterien dann durch Rückfusionierung
versorgen. „Bislang ist das aber
noch nicht molekular gezeigt“. Und so bergen
die Außenmembranvesikel noch einige
Geheimnisse, die es aufzuklären gilt. Sicher
scheint nur, dass gramnegative Bakterien
sie zum Überleben brauchen, und dass sie
den pathogenen Vertretern beim Infizieren
des Wirts behilflich sind. Sollten sich
die Außenmembranvesikel aber auch am
Menschen als wirksamer Impfstoff bewähren,
dann könnte man Cholera und Co. mit
ihren eigenen Waffen schlagen.
MaRIo REMBoLd
Präsentieren stolz ihr Modell: Stefan Schild, Paul Kohl, Fatih Cakar,
Sandro Roier, Franz G. Zingl, Sanel Durakovic und Joachim Reidl (v.l.n.r.)
Foto: Stefan Schild
Laborjournal
4/2016
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