Das Schweigen der Gene

Das Bakterium Vibrio cholerae, Auslöser der gefürchteten Cholera-Erkrankung, bringt Gene zum Schweigen, um überleben zu können. Zu dieser Erkenntnis gelangten BiowissenschafterInnen der Uni Graz dank einer von ihnen weiterentwickelten Forschungsmethode. Die verwendete Technik und die dadurch gewonnenen Ergebnisse haben sie soeben im Journal PNAS publiziert.

Der Cholera-Erreger ist ein wahrer Überlebenskünstler. Er gedeiht einerseits in Teichen, Tümpeln oder im Ozean, andererseits unter völlig anderen Bedingungen im menschlichen Darm. Wie er sich seiner jeweiligen Umwelt anpasst, untersucht das Team um Assoz. Prof. Dr. Stefan Schild vom Institut für Molekulare Biowissenschaften der Uni Graz, um neue Wege zur Bekämpfung der tödlichen Krankheit zu finden. Mit einer aus den USA stammenden Methode, an welcher Schild bereits während einem PostDoc-Aufenthalt (2005 bis 2008) an der Tufts University gearbeitet hat, haben die WissenschafterInnen herausgefunden, welche Gene Vibrio cholerae im Wirt einschaltet. „Dadurch konnte unter anderem erforscht werden, wie im Darm das Toxin produziert wird, das den Durchfall auslöst“, führt Schild aus. Ebenso bedeutsam kann sein, welche Gene der Krankheitserreger ausschaltet. „Die Mikroorganismen deaktivieren nämlich nicht nur solche, die sie gerade nicht brauchen, sondern auch solche, die ihnen unter bestimmten Bedingungen sogar schaden“, so der Molekularbiologe. „Dieser Angriffspunkt ist bis jetzt nahezu außer Acht gelassen worden.“

Die Grazer ForscherInnen haben also die Technik weiterentwickelt, um auch die zum Schweigen gebrachten Gene aufdecken zu können. Anhand des Mausmodells haben sie bereits einen Faktor identifiziert, der besonders stark unterdrückt wird: einen so genannten Chloridionentransporter, der die Energiequelle des Bakteriums anzapft. „Je höher der pH-Wert der Umgebung ist – und im Darm ist er relativ hoch –, desto schwerer fällt es Vibrio cholerae, die eigene Versorgung aufrecht zu erhalten. Bleibt der Transporter aktiv, kann der Erreger aus Kraftmangel den Verdauungstrakt nicht kolonisieren, und die Krankheit kommt nicht zum Ausbruch“, erklärt Schild.
Im Magen hingegen ist der Transporter überlebensnotwendig. Dort dient er nämlich der Entgiftung und schützt vor der Säure. „Wenn man dem Bakterium nun vortäuschen könnte, dass es sich noch im Magen befindet, würde man seine Ausbreitung im Darm verhindern“, so der Wissenschafter.
Das Team ist nun dabei zu analysieren, wie man den Mikroorganismus daran hindern könnte, solche Gene im Darm auszuschalten. Die Idee, „schweigende“ Erbfaktoren gezielt zu aktivieren, lässt sich grundsätzlich auf andere Infektionskeime übertragen und eröffnet somit eine neue Strategie zu deren Bekämpfung.

Publikation:
Fatih Cakar, Franz G. Zingl, Manuel Moisi, Joachim Reidl, Stefan Schild, „In vivo repressed genes of Vibrio cholerae reveal inverse requirements of a H+/Cl- transporter along the gastrointestinal passage“