Wie Kariesbakterien kommunizieren

Welche Gene beeinflussen die Kommunikation von Streptococcus mutans?
Bakterien verfügen über eine eigene Sprache: Sie kommunizieren, indem
sie chemische Substanzen, so genannte Signalmoleküle, ausschütten.
Damit können sie sich sogar über Artgrenzen hinweg verständigen. Das
"Esperanto" unter den Signalmolekülen trägt den Namen "Autoinducer-2",
kurz AI-2. Dieses gemeinsame Sprachmolekül ist vor allem dann wichtig,
wenn sich bakterielle Gemeinschaften, die Biofilme, entwickeln: Ein
Beispiel ist der Zahnplaque, den das Kariesbakterium Streptococcus
mutans bildet. Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für
Infektionsforschung (HZI) haben nun ermittelt, welche Gene im Bakterium
durch das Signalmolekül AI-2 beeinflusst werden.
"Wir haben mit Bakterien gearbeitet, denen das entscheidende Gen für
die Produktion von AI-2 fehlt. Sie sind nicht mehr in der Lage, das
Signalmolekül selbst zu bilden. Diesen Mutanten haben wir dann chemisch
synthetisiertes AI-2 zugegeben.", erklärt Prof. Irene Wagner-Döbler,
Leiterin der Arbeitsgruppe "Mikrobielle Kommunikation" am HZI. Erst
seit kurzem ist es möglich, das wertvolle Kommunikationsmolekül im
Labor herzustellen. Diese Arbeiten wurden von Prof. Stefan Schulz,
Chemiker an der TU Braunschweig durchgeführt. "Wenn wir nun die
Aktivität aller Gene des Bakteriums mit einem Microarray messen, können
wir erkennen, welche Gene in der Mutante direkt von AI-2 an- oder
abgeschaltet werden.", verdeutlicht Dr. Helena Sztajer,
wissenschaftliche Mitarbeiterin der Arbeitsgruppe, das Vorgehen.
"Wir haben 59 Gene gefunden, die durch Zugabe von AI-2 wieder in ihren
aktiven Zustand zurückversetzt wurden." so Wagner-Döbler. Hier handelt
es sich um die Schaltstellen für die Kommunikation durch AI-2. Die
Forscher haben es vor allem mit zwei Klassen von Genen zu tun: Erstens
mit Regulatoren, die für das An- und Abschalten von Genen zuständig
sind, und zweitens mit Transportproteinen, die AI-2 durch die
Zellmembran aufnehmen. Die detaillierte Analyse dieser Proteine wird
zeigen, was AI-2 der Bakterienzelle sagt, und wie.
Für die Präsentation dieser Ergebnisse auf dem Kongress der
Amerikanischen Gesellschaft für Mikrobiologie hat Dr. Helena Szatjer
die Auszeichnung "outstanding postdoctoral presentation" erhalten.
"Eine tolle Anerkennung für uns alle!" freut sich Helena Sztajer. Und
eine große Motivation, um die molekularen Mechanismen der AI-2
regulierten Proteine nun im Einzelnen aufzuklären