Bakterien im Kettenhemd: Laktobazillen schützen sich mit einem Gitter aus Proteinen

Schematischer Überblick über die Zellwandzusammensetzung von Lactobacillus: Die S-Layer (grün und gelb) ist die äußerste Schicht, die das gesamte Bakterium wie ein Kettenhemd bedeckt. Bild: Rehan - stock.adobe.com

Wir kennen sie aus der Werbung für Joghurts oder andere probiotische Nahrungsmittel: Laktobazillen. Die Milchsäurebakterien spielen eine wichtige Rolle im Darm, aber auch im Mikrobiom von Schleimhäuten in anderen Regionen unseres Körpers. Forschenden der Universität Graz ist es nun erstmals gelungen, die dreidimensionale Struktur der Proteinschicht an der Oberfläche von Laktobazillen aufzuklären. Sie schützt die Bakterien wie ein Kettenhemd vor Angriffen von außen. Dieses Wissen ist wertvoll. Es eröffnet neue Möglichkeiten für die Behandlung von Darmerkrankungen und den Transport pharmazeutischer Wirkstoffe. Die neuen Erkenntnisse wurden im Wissenschaftsjournal PNAS veröffentlicht.

Laktobazillen zählen eindeutig zu den Guten. Sie regulieren die Immunantwort, wirken entzündungshemmend und verdrängen krankmachende Keime, indem sie an menschliche Zellen andocken, sodass gefährliche Bakterien dort keinen Platz mehr finden. Bei dieser Interaktion, beispielsweise mit der Darmwand, spielt die Oberflächen-Schicht – englisch Surface Layer, kurz S-Layer – der Laktobazillen eine wesentliche Rolle. „Als äußerste Hülle bilden Milchsäurebakterien ein Gitter aus Proteinen, das sie wie ein Kettenhemd umgibt“, schildern Theo Sagmeister und Nina Gubensäk, Erstautor:innen der jüngsten Publikation und Forscher:innen in der Arbeitsgruppe von Tea Pavkov-Keller am Institut für Molekulare Biowissenschaften der Uni Graz. Die detaillierte dreidimensionale Struktur des Protein-Gitters hat das Team nun zum ersten Mal entschlüsselt.

„Zum einen erfüllen die S-Layer von Laktobazillen eine Schutzfunktion, zum anderen interagieren sie intensiv mit menschlichen Zellen im Darm. Beides ist sehr nützlich für Drug-Delivery-Systeme“, verweist Tea Pavkov-Keller auf die weiterführende Bedeutung der neuen Erkenntnisse. „Mit Hilfe solcher Strukturen könnte man im Nanomaßstab Medikamente im Körper sicher und kontrolliert an ihr Ziel transportieren, wo sie dann in der richtigen Menge ihre therapeutische Wirkung entfalten können“, so die Forscherin.

Publikation
The molecular architecture of Lactobacillus S-Layer: Assembly and attachment to teichoic acids
Sagmeister et al.
PNAS, 5. Juni 2024
https://doi.org/10.1073/pnas.2401686121

Nina Gubensäk, Christoph Grininger, Theo Sagmeister, Tea Pavkov-Keller, Lukas Petrowitsch und Christoph Buhlheller ©Uni Graz/Tzivanopoulos

Das Forschungsteam: Nina Gubensäk, Christoph Grininger, Theo Sagmeister, Tea Pavkov-Keller, Lukas Petrowitsch und Christoph Buhlheller (v.l.). Foto: Uni Graz/Tzivanopoulos

Gudrun Pichler

Weitere Artikel

Geschmeidige Gefäße

Forscher:innen entdecken wichtige Rolle von B-Vitaminen

Bakterien im Stress: Biowissenschaftler:innen der Universität Graz enträtseln, warum Antibiotika Entzündungen befeuern können

Entzündungen der Darmschleimhaut sind ein häufiges Leiden, wobei die Ursachen nicht immer eindeutig geklärt werden können. Meist sind es bakterielle Infektionen, aber auch Antibiotika oder Krankheiten, die von anderen Erregern ausgelöst werden, könnten dafür verantwortlich sein. Das Team um Stefan Schild vom Institut für Molekulare Biowissenschaften der Universität Graz hat nun einen Puzzlestein zur Lösung des Rätsels gefunden und in der aktuellen Ausgabe des Magazins Microbiology Spectrum veröffentlicht.

Brustkrebsforschung: Team der Universität Graz arbeitet an präzisen Diagnosen

Bei Brustkrebs ist eine frühzeitige und genaue Diagnose entscheidend für eine erfolgreiche Behandlung. Ein Team der Universität Graz hat einen neuen Ansatz entwickelt, um die Konzentration eines Eiweißmoleküls Hormons zu messen, welches das Wachstum von Karzinomen begünstigt. Aufbauend darauf soll an neuen Diagnose-Methoden geforscht werden, um bessere Behandlungskonzepte zu entwickeln. Dafür wurde das Team mit dem Brustkrebsforschungspreis der Österreichischen Krebshilfe ausgezeichnet.

Kurz, aber oho: Dissertant:innen präsentieren ihre Forschung im 3-Minuten-Wettbewerb

In der Kürze liegt die Würze – ein Sprichwort, das sich bei der Three Minute Thesis Competition (3MT) am 15. März 2024 bestätigt hat. Elf Dissertant:innen der Uni Graz nahmen an dem von der Doctoral Academy veranstalteten Event im Rahmen eines internationalen Wettbewerbs teil. Die Aufgabe: Auf Englisch die eigene Forschung in drei Minuten verständlich und spannend präsentieren, für ein fachfremdes Publikum. Dazu erlaubt: eine einzige Powerpoint-Folie und viel Kreativität. Die stellten alle Teilnehmer:innen auf der Bühne im Literaturhaus Graz unter Beweis.