Vibrio cholerae wird durch die Körpertemperatur des Menschen aktiviert. Zu diesem Ergebnis kommt eine in PNAS publizierte Forschungsarbeit. Auf Basis der Erkenntnisse ist es im Tierversuch gelungen, die folgenschwere Ausschüttung des Cholera-Gifts zu verhindern.
Nahezu jedes Jahr treten weltweit verheerende Cholera-Epidemien auf. Der hierfür verantwortliche Erreger Vibrio cholerae wird durch verunreinigtes Wasser übertragen. Sobald er vom Menschen aufgenommen wird, produziert er das gefährliche Cholera-Toxin, das zu schwerem Durchfall mit lebensbedrohlichem Flüssigkeitsverlust führt. Aber wie merkt das Bakterium, dass es im Menschen angekommen ist?
Ein entscheidendes Erkennungs-Signal ist ein Temperaturanstieg auf 37°C, also auf die Körpertemperatur des Menschen. Gemessen wird die Temperatur durch ein RNA-Thermometer, das in die Boten-RNA für das ToxT-Gen eingebaut ist. Die RNA ist die Abschrift der genetischen Information der DNA. Sie dient als Vorlage für den Bau von Proteinen. Das ToxT-Protein ist der entscheidende Regulator für die Anheftung von Vibrio cholerae an das Darmepithel und für die Herstellung des Cholera-Toxins. Bei niedrigen Temperaturen, wie zum Beispiel in Wasser, bildet das RNA-Thermometer eine Struktur aus, die verhindert, dass der ToxT-Regulator gebildet werden kann. Ein Temperaturanstieg destabilisiert diese hemmende RNA-Struktur, sodass ToxT und damit das gesamte Arsenal an Virulenz-Faktoren produziert werden kann. Elektronenmikroskopische Aufnahme von Vibrio cholerae. © Karl Klose
In Zusammenarbeit mit Kollegen aus San Antonio gelang es nun Prof. Dr. Franz Narberhaus vom Lehrstuhl Biologie der Mikroorganismen der Ruhr-Universität Bochum, zwei verschiedene Vibrio-Stämme unschädlich zu machen. Durch gezielte Veränderungen in der Sequenz des RNA-Thermometers wurde verhindert, dass die RNA bei einem Temperaturanstieg aufschmelzen kann. „Damit haben wir den Cholera-Erreger buchstäblich auf Eis gelegt“, so Narberhaus. Die so veränderten Bakterien waren nicht mehr in der Lage, den Darm von Mäusen zu besiedeln.
Ob sich das Aufschmelzen der RNA-Struktur und dadurch der Ausbruch der Cholera-Krankheit durch Medikamente verhindern lassen, die an das Thermometer binden, wird sich erst in Zukunft zeigen. Solche Mittel könnten eine breite Anwendung finden, da auch andere Durchfall-Erreger, wie zum Beispiel Yersinia pseudotuberculosis RNA-Thermometer einsetzen, um die Ankunft in einem warmblütigen Wirt zu erkennen. Originalpublikation: RNA thermometer controls temperature-dependent virulence factor expression in Vibrio cholerae Franz Narberhaus et al.; PNAS, doi: 10.1073/pnas.1411570111; 2014
