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Communications
Biozentrum, University of
08.09.2016
Basel
Klingelbergstrasse 50/70
CH-4056 Basel / Switzerland
Email: communicationsbiozentrum-at-unibas.ch
Bakterien liefern Munition an ihre Verbündeten
Bakterien bekämpfen ihre Feinde mit molekularen Harpunen,
dem sogenannten Typ-VI-Sekretionssystem. Beim Abfeuern
dieser Waffe treffen sie auch ihre verwandten Artgenossen. Wie
Prof. Marek Basler vom Biozentrum der Universität Basel nun im
Fachjournal «Cell» berichtet, profitieren diese allerdings von
dem Beschuss. Sie recyceln die Proteinbestandteile der Harpune
und bauen sich daraus eigene Munition.
Eine Vielzahl von Bakterien besitzen
molekulare Harpunen, die sie auf Widersacher
und Konkurrenten abfeuern und sie so ausser
Vibrio cholerae Bakterien (grün)
recyceln T6SS-Proteine
angreifender Artgenossen (rot)
zum Bau eigener Harpunen
(hellgrüne Struktur in der Zelle).
Gefecht setzen. Denn die Spitze der auch als
Typ-VI-Sekretionssystem (T6SS) bezeichneten
Nanoharpune ist mit Molekülen bestückt, die
für die Gegner giftig sind und dafür sorgen,
dass diese sterben. Manchmal geraten aber
auch die eigenen Verwandten unter Beschuss.
Das Team von Prof. Marek Basler, Infektionsbiologe am Biozentrum der
Universität Basel, konnte nun erstmals zeigen, dass diese anders als ihre
Gegner davon jedoch profitieren, da sie nach der T6SS-Injektion
bestimmte Proteine für den Bau eigener Harpunen wiederverwenden. So
helfen sich die Artgenossen gegenseitig, ihr Waffenarsenal zu vergrössern
und Feinde zu bekämpfen.
Bakterien harpunieren ihre Gegner – und ihre
Artgenossen
Das T6SS ist in der äusseren Membran von Bakterien fest verankert. Der
winzige mit einer Spitze versehene Speer ist von einer flexiblen Hülle
umgeben. «Wenn Bakterien ihre Harpune abfeuern, zieht sich die Hülle
innert weniger Millisekunden zusammen und stösst so den Speer in
Bakterien, die sich in unmittelbarer Nachbarschaft befinden», erklärt
Basler den Mechanismus. «Die Angreifer recyceln anschliessend die
restlichen in der Zelle verbliebenen Proteine der Harpune.» Bei diesem
Manöver treffen die Bakterien auch verwandte Artgenossen, die es den
Angreifern gleich tun: Sie zerlegen die Harpune in ihre Proteinbestandteile
und bauen sich daraus eigene Harpunen.
Recycling ist alles: Bakterien liefern Munition auch an
unbewaffnete Verbündete
Dass eng verwandte Bakterien ihre Proteine durch diesen HarpunenBeschuss austauschen und die Bestandteile wiederverwenden, konnten
die Forscher nun erstmalig beim Erreger der Cholera, Vibrio cholerae,
nachweisen. Dazu haben sie T6SS-defekte Bakterien, denen die Proteine
für den Bau des Speers fehlten, mit normalen T6SS-produzierenden
Vibrio-Bakterien zusammengebracht. «Das Besondere an Vibrio cholerae
ist, dass es die Harpunen ununterbrochen herstellt und sie ziellos
Weitere Informationen
Research Group Marek
Basler
abfeuert», erklärt Andrea Vettiger, Erstautor der Studie. «Wird dabei
zufällig einer der T6SS-defekten Artgenossen getroffen, so zerlegt dieser
den Speer in seine einzelnen Bestandteile – also die Proteine des Speers
und der Spitze – und verwendet diese dann zum Bau eigener
funktionstüchtiger Harpunen. Auch die mit der Speerspitze übertragenen
Toxine werden durch die attackierte Zelle recycelt. Selbst Bakterien, die
überhaupt keine Proteine mehr bilden, können sich mit Hilfe der
Munitionslieferung durch ihre benachbarten Artgenossen wieder ein T6SS
zusammenbauen.»
Bakterien kämpfen gemeinsam gegen Feinde
Wie die Forscher zudem feststellten, kooperieren verwandte Bakterien
auch sonst miteinander und verbünden sich bei der Abwehr lästiger
Konkurrenten. So können zwei Vibrio-Bakterien gemeinsam einen dritten
Konkurrenten abtöten, auch wenn ihnen einzelne T6SS-Bauteile oder die
Toxine für die Pfeilspitze fehlen. Sie spannen zusammen und bauen
gemeinsam ihre Waffen. «Auch wenn wir das Verhalten der Bakterien nur
unter Laborbedingungen beobachtet haben, sind wir davon überzeugt,
dass diese Form der Kooperation auch in der Natur eine wichtige Rolle
spielt und manchen Bakteriengemeinschaften dadurch einen
Überlebensvorteil verschafft», so Basler.
Video Abstract
Originalbeitrag:
Andrea Vettiger and Marek Basler. Type VI secretion system substrates
are transferred and reused among sister cells. Cell; published online 9
September, 2016.
Kontakt: Kommunikation; Katrin Bühler