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Wie funktionieren bakterielle Spritzen im Nanomassstab?

Mit Hilfe von Nanospritzen können zahlreiche Bakterien anderen Zellen einen Cocktail aus Giften injizieren. Wir erforschen die Struktur, Dynamik und Funktionsweise des bakteriellen Injektionsapparates «Typ VI-Sekretionssystem».

Bakterien haben im Laufe der Evolution unterschiedliche Infektionsapparate entwickelt, um Proteine und Gifte in ihre Wirtszellen einzuschleusen. Dazu gehört unter anderem das Typ VI-Sekretionssystem (T6SS). Es ist ein weit verbreitetes Exportsystem, das sowohl in Boden- und Meeresbakterien als auch in Krankheitserregern, wie dem Erreger der Lungenentzündung Pseudomonas aeruginosa, vorkommt.

T6SS wichtig für bakterielle Virulenz
Das T6SS spielt bei der Abwehr von Feinden, der Symbiose sowie den Wechselwirkungen zwischen Bakterien eine bedeutende Rolle. Darüber hinaus bestimmt es die Virulenz von Krankheitserregern, also die Fähigkeit von Bakterien eine Infektionskrankheit auszulösen. Uns interessieren die zentralen Mechanismen, die dem Aufbau, der Funktionsweise sowie der Wiederaufbereitung des T6SS zugrunde liegen.

Funktion und Struktur des T6SS
Die Struktur sowie Montage und Demontage dieser ausserordentlich grossen Nanomaschine untersuchen wir mit modernsten Mikroskopiertechniken kombiniert mit biochemischen Methoden und Computeranalysen. Zudem möchten wir herausfinden, wie einzelne Bestandteile des T6SS miteinander interagieren, welche Signalwege die T6SS-Dynamik regulieren und wie genau der Einspritzmechanismus funktioniert. Den Mechanismus selbst machen wir dabei mit fluoreszenzmarkierten Molekülen sichtbar.

T6SS als therapeutischer Angriffspunkt
Unsere Forschung soll einen genauen Einblick in die Funktion dieser komplexen Nanomaschine gewähren und zum besseren Verständnis bakterieller Infektionen im Menschen beitragen. Die detaillierte Aufklärung einzelner erregerspezifischer T6SS-Bestandteile könnte neue Möglichkeiten für antibakterielle Therapien liefern.

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