Modifizierte Jumbo-Phagen töten Bakterien

Wissenschaftler der University of California San Francisco verändern Proteinstruktur genetisch

"Rüstung" (rot): Sie schützt Phagen vor Gegenwehr von Bakterien (Foto: Bondy-Denomy-Lab, ucsf.edu)

San Francisco (pte001/18.02.2025/06:00)

Forscher der University of California San Francisco haben das Geheimnis um die "Rüstungen" von Jumbo-Phagen entschlüsselt. Diese Mikroorganismen sind Viren, die Bakterien befallen. Sie injizieren ihre DNA und vermehren sich explosionsartig. Aufgrund der schieren Masse der Nachkommen zerplatzt die Bakterienzelle, was Infektionen bekämpft, wenn der richtige Phage auf eine gefährliche Bakterie trifft. Die Phagen umgeben sich mit einer Art Rüstung aus Proteinen, die sie nahezu unangreifbar machen, jedenfalls für gefährliche Feinde. Freunde hingegen lässt sie passieren.

Freund-Feind-Unterscheidung

Die Forscher wollen Phagen konstruieren, die deren Feinde überlisten, denn die Bakterien, die sie bekämpfen sollen, entwickeln Abwehrstrategien, um die Rüstung zu durchbrechen. Das neue Wissen darum, wie die Rüstung funktioniert, soll diese Fähigkeit der gefährlichen Bakterien lähmen.

Laut dem Team um Joseph Bondy-Denomy ist die Rüstung keineswegs nur passiv wie die der Ritter im Mittelalter. Sie geht vielmehr aktiv auf die Mikroorganismen zu, die Einlass begehren, begrüßt sie gewissermaßen per Handschlag. Dabei stellt sie fest, ob es sich um einen Freund oder einen Feind handelt. Entsprechend öffnet sich die Rüstung ein wenig oder wird umso dichter.

Proteinrüstung wird umgebaut

An dem Erkennungsprozess ist ein großes, zentrales Protein beteiligt, das verschiedene Teile von sich selbst - wie die Finger einer Hand - nutzt, um andere Proteine zu überprüfen und ihnen den Durchgang zu gewähren oder nicht, wodurch die Abwehrmechanismen der Bakterien außer Gefecht gesetzt werden. Die Bakterien lassen sich das allerdings nicht gefallen und entwickeln ihrerseits Gegenstrategien, die die Phagen abtöten.

Bondy-Denomy und seine Doktorandin Claire Kokontis bauen die Rüstung nun so um, dass Bakterien nichts mehr gegen sie ausrichten können. Sie haben bereits eine Methode entwickelt, um die nötigen genetischen Veränderungen an den Jumbo-Phagen vorzunehmen. "Wir stehen erst am Anfang, dieses Potenzial zu realisieren. Indem wir die Grundlagenforschung zur Funktionsweise dieser Phagen in den Griff bekommen, legen wir den Grundstein, um sie für die Bekämpfung von Krankheiten anzupassen", so Kokontis.

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