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Bakterientoxin bewirkt Zellselbstmord

Das Forschungsteam des Freiburger Pharmakologen Prof. Dr. Dr. Klaus Aktories hat den Wirkmechanismus eines bakteriellen Toxins aufgeklärt und gezeigt, dass dieser Giftstoff den Selbstmord von Zellen auslöst. Die Arbeit ist im Journal of Biological Chemistry, der am häufigsten zitierten naturwissenschaftlichen Fachzeitschrift, erschienen.

Erst vor wenigen Jahren ist das Toxin TpeL von japanischen Forscherinnen und Forschern entdeckt worden. Es wird vom Bakterium Clostridium perfringens, dem Erreger des Gasbrands, gebildet. Untersuchungen ergaben, dass es sich hierbei um einen Giftstoff aus der Familie der sogenannten clostridialen glukosylierenden Toxine handelt. Toxine dieser Art heften ein Zuckermolekül an bestimmte Zielproteine der Wirtszellen und beeinträchtigen hierdurch die natürliche Funktion dieser Proteine.

© Prof. Dr. Dr. Klaus Aktories

Die Arbeitsgruppe am Institut für Experimentelle und Klinische Pharmakologie und Toxikologie sowie dem Centre for Biological Signalling Studies (BIOSS) der Universität Freiburg hat nun gezeigt, wie das Toxin ein wichtiges Schaltermolekül in menschlichen Zellen namens Ras verändert. Auch das entsprechende Zuckermolekül, das an Ras angeheftet wird, konnte identifiziert werden. Ras-Proteine sind wichtige Glieder einer Signalkette, die unter anderem zur Aktivierung des Zellwachstums führt. „Mutationen von Ras-Proteinen werden häufig in Tumoren gefunden und haben eine bedeutende Rolle bei der Krebsentstehung“, sagt Aktories. „Unsere Untersuchungen haben ergeben, dass die Signalkette, die über das Ras-Protein läuft, durch das Toxin unterbrochen wird. Dadurch verhindert es die Interaktion von Ras mit seinem Signalpartner Raf und führt schließlich zum Zelltod.“

Derzeit untersucht das Freiburger Team, ob das TpeL-Toxin in der Lage ist, Krebs erzeugende Ras-Varianten zu inaktivieren. Dies könnte es ermöglichen, Krebszellen mit Hilfe des bakteriellen Toxins zum Selbstmord zu führen.

Glossar

  • Bakterien sind mikroskopisch kleine, einzellige Lebewesen, die zu den Prokaryoten gehören.
  • Mit dem Begriff Mutation wird jede Veränderung des Erbguts bezeichnet (z. B. Austausch einer Base; Umstellung einzelner DNA-Abschnitte, Einfügung zusätzlicher Basen, Verlust von Basen oder ganzen DNA-Abschnitten). Mutationen kommen ständig in der Natur vor (z. B. ausgelöst durch UV-Strahlen, natürliche Radioaktivität) und sind die Grundlage der Evolution.
  • Proteine (oder auch Eiweiße) sind hochmolekulare Verbindung aus Aminosäuren. Sie übernehmen vielfältige Funktionen in der Zelle und stellen mehr als 50 % der organischen Masse.
  • Ein Tumor ist eine Gewebsschwellung durch abnormales Zellwachstum, die gutartig oder bösartig sein kann. Gutartige (benigne) Tumore sind örtlich begrenzt, während Zellen bösartiger (maligner) Tumore abgesiedelt werden können und in andere Gewebe eindringen können, wo sie Tochtergeschwulste (Metastasen) verursachen.
  • Toxizität ist ein anderes Wort für Giftigkeit.
  • Die Pharmakologie ist eine Wissenschaft, die sich mit der Wechselwirkung zwischen Arzneimitteln und Organismen befasst. Dabei gibt es zwei Verfahren zur Beurteilung: Die Pharmakokinetik beschreibt die Aufnahme, Verteilung, Verstoffwechselung und Ausscheidung des Wirkstoffs, die Pharmakodynamik beschreibt die Wirkung des Arzneimittels im Organismus.
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