Bekämpfung von Krankheitserregern: Wie entstehen Biofilme?

Ein KIT-Forscherteam unter Leitung von Anne S. Ulrich hat die der Biofilm-Bildung zugrundeliegenden molekularen Ereignisse untersucht und in der Zeitschrift Frontiers of Immunology sowie im Biophysical Journal veröffentlicht.

Geraten E.coli-Bakterien unter starken Stress, etwa durch UV-Strahlung oder Antibiotika, sterben nicht zwingend alle ab. Einzelne Individuen können als „Persister“ überleben und sich mitsamt ihrer Nachkommen in robuste Biofilme umwandeln. Unter Stress stellt E.coli ein kleines Eiweißmolekül her, das Peptid TisB, das sich in die Zellmembran einlagert.

Zwei TisB-Moleküle schmiegen sich über geladene Seitenketten aneinander und bilden eine Art polare „Strickleiter“, die die unpolare Lipidmembran durchspannt. Auf den „Sprossen“ können nun geladene Wasserstoff- und Hydroxid-Ionen durch die Membran wandern. Dadurch sinkt das natürliche Membranpotenzial, das sämtliche Stoffwechselprozesse antreibt, und die Zelle fällt in eine Art Koma.

Ist der Stress vorüber, wachen die überlebenden Persister-Bakterien auf und breiten sich als Biofilme aus. Einen ähnlichen Effekt wie TisB können auch einige antibiotische Peptidwirkstoffe hervorrufen, indem sie kleine Löcher in die Membran bohren.

Dies erklärt die Gefahr einer unvollständigen Antibiotika-Behandlung, nicht nur bezüglich einer Resistenz sondern auch bezüglich der hier erstmals beobachteten Biofilmbildung. Die molekularen Einblicke in TisB können als Grundlage für eine zukünftige Bekämpfung von Krankheitserregern dienen.

lp, 26.10.2012