Das Innere einer Zelle dient einigen Krankheitserregern als Schlupfwinkel. Darin versteckt können die Bakterien der Immunabwehr entgehen und sich unbehelligt im Körper ausbreiten. Zu solchen Eindringlingen gehören unter anderem Burkholderia-Bakterien der Art B. pseudomallei. Dieser Krankheitserreger verursacht Pseudo-Rotz, eine schwere Infektionskrankheit in den Tropen. Aufgrund der hohen Sterblichkeitsrate sowie der Resistenz gegen viele Antibiotika steht der Keim auf der Liste potenziell biologischer Gefahrenstoffe.
Bei dem weniger gefährlichen Verwandten B. thailandensis hat Prof. Marek Baslers Team vom Biozentrum, Universität Basel, nun eine raffinierte Taktik aufgedeckt, mit der sich der Erreger unbemerkt im Gewebe ausbreitet. «Die Bakterien sind mit einer Nano-Harpune ausgestattet, dem sogenannten Typ-VI-Sekretionssystem, kurz T6SS», erklärt Basler. «Burkholderia verwendet das T6SS um unter dem Radar des Immunsystems von einer Zelle zur anderen zu wandern.» Die Erkenntnisse, die kürzlich in der Fachzeitschrift «Cell Host & Microbe» veröffentlicht wurden, lassen die Rolle des T6SS bei Burkholderia-Infektionen in einem neuen Licht erscheinen.
Erreger nutzt Nanomaschine um sich auszubreiten
Aus früheren Studien ist bekannt, dass diese intrazellulären Erreger auf eine aussergewöhnliche Strategie setzen, um sich auszubreiten: Nachdem sie in die Zelle eingedrungen sind, nutzen sie Zellgerüst-Bestandteile wie zum Beispiel Aktin, um in Richtung Zellmembran zu wandern. Dort bilden sie Ausstülpungen, die fingerartig in die Nachbarzelle hineinragen. Mithilfe ihrer T6SS-Harpune verschmelzen die Bakterien die zwei Zellen schliesslich miteinander und breiten sich so weiter aus.
Einzigartige Ausbreitungsstrategie
Die Forschenden untersuchten die Rolle des T6SS für das Infektionsgeschehen genauer und entdeckten eine bislang unbekannte, einzigartige Ausbreitungsstrategie dieser Bakterien. «Wir waren überrascht zu sehen, dass sich Burkholderia-Keime nicht nur über das Verschmelzen von Zellen ausbreitet, sondern auch, indem sie selbst direkt von Zelle zu Zelle wandern», erklärt Erstautor Miro Plum. Durch das Abschnüren der Membran-Ausstülpung entsteht in der benachbarten Zelle eine Art «Bläschen», auch Vakuole genannt. Indem der Erreger die umgebende Zellmembran mit seiner T6SS-Harpune zerstört, befreit er sich aus dieser Vakuole und befindet sich nun in der neuen Zelle.
Erstaunlicherweise können die Bakterien durch diese Art der Verbreitung neue Zellen infizieren, ohne das Immunsystem zu alarmieren. «Normalerweise erkennen infizierte Zellen fremde Eindringlinge anhand von Membranschäden und lösen dann eine Immunreaktion aus, um den Erreger zu eliminieren», sagt Plum. «Zellmembranen, die mithilfe des T6SS beschädigt wurden, können die Zellen jedoch nicht erkennen». So bleibt der Erreger unentdeckt und kann ungehindert neue Zellen infizieren.
Überlebenstaktik von intrazellulären Krankheitserregern
Dank der T6SS-Nanomaschine können Burkholderia-Bakterien also eine Doppelstrategie fahren: Zellen verschmelzen oder direkt von einer Zelle zur anderen wandern. «Unsere Arbeit liefert neue Einblicke in das Infektionsgeschehen, insbesondere über die Fähigkeit von Burkholderia, sich unbemerkt vom Immunsystem im Körper auszubreiten», fasst Basler zusammen. Die Forschenden wollen nun untersuchen, was genau den Zusammenbau der T6SS-Harpune bei den Bakterien in den Membran-Ausstülpungen auslöst und so mehr über deren Überlebensstrategie herausfinden.
Originalartikel:
Miro Thorsten Wilhelm Plum, Hoi Ching Cheung, Patricia Reist Iscar, Yahua Chen, Yunn-Hwen Gan, Marek Basler. Burkholderia thailandensis uses type VI secretion system to lyse protrusions without triggering host cell responses. Cell Host & Microbe, published online 18 April 2024
Kontakt: Kommunikation, Katrin Bühler