Wie Magen-Geschwür-Bakterium Säure vermeidet

Durch das Studium seiner Kristallstruktur haben Wissenschaftler entdeckt, wie das Magenbakterium Helicobacter pylori schafft es, von hohen Mengen an Magensäure wegzukommen. Die Entdeckung sollte zu neuen Behandlungsmöglichkeiten führen H. pylori Infektion, die mit Magengeschwüren und Krebs verbunden ist.
Aktuelle Behandlungen für H. pylori Infektionen beruhen im Allgemeinen auf Breitspektrum-Antibiotika, aber das Bakterium wird resistent und die Behandlung versagt in etwa 30% der Fälle.
In der neuen Studie, Biologen und Physiker an der Universität von Oregon (UO) in den USA enthüllen, wie ein Protein in H. pylori, der saure Rezeptor TlpB, greift ein kleines Molekül namens Harnstoff, das ihm hilft, stark saure Umgebungen zu erkennen und zu navigieren.
Sie schreiben über ihre Ergebnisse in der Online-Ausgabe der Zeitschrift am 14. Juni Struktur.

Ein wichtiges Merkmal der Studie ist, dass die Forscher fanden, dass TlpB eine kleine Plattform hat, die aus der Bakterienzelle herausragt, die sie als eine "PAS-Domäne" identifizierten. Eine PAS-Domäne ist ein Teil eines Proteins, das Signale wahrnimmt. Normalerweise liegt es in Zellen, aber im Fall von TlpB in H. pylori es ragt aus der Zelle heraus, greift nach außen und bindet sich an Harnstoff, so dass es die äußere Umgebung wahrnehmen kann.
Die Forscher sagen, dass dies das erste Mal ist, dass die Kristallographie verwendet wurde, um zu zeigen, dass ein bakterieller Chemorezeptor eine PAS-Domäne enthält, die sich außerhalb der Zelle befindet.
Co-Autor James Remington ist Professor für Physik und Mitglied des UO-Instituts für Molekularbiologie. Er sagte der Presse:
"Es ist eine schöne Struktur, und diese Domäne wurde noch nie zuvor in dieser Klasse von Proteinen gesehen."
"Mit der atomaren Auflösung von 1,38 Angström erfasst, ist es die erste neue, signifikante strukturelle Sichtweise in 20 Jahren auf die Rezeptoren, die von Bakterien verwendet werden, um ihre chemische Umgebung zu navigieren", fügte er hinzu.
Er und seine Kollegen schafften es, die atomare Struktur des Proteins zu manipulieren und seine Fähigkeit, an Harnstoff zu binden, zu stören, und zeigten, dass Harnstoff der Schlüssel zum Helfen war H. pylori Sinn und vermeide Säure.
Co-Autorin Karen Guillemin, Professorin für Biologie und Mitglied des UO-Instituts für Molekularbiologie, sagte, wenn der Rezeptor nicht in der Lage ist, an Harnstoff zu binden, wird das Bakterium "verwirrt" und kann nicht von hoher Säure wegkommen:
"Wir fanden heraus, dass diese Harnstoffbindung absolut entscheidend ist, damit dieses Protein als saurer Sensor fungiert."
Guillemin erklärte, dass sie jetzt "wesentliche neue Erkenntnisse darüber haben, wie Säureerkennung auf atomarer Ebene funktioniert, was für H. pylori Leben im Magen. "
"Die gesundheitlichen Auswirkungen sind folgende: Wenn wir die Bindung von Harnstoff stören, können wir die Bakterien verwirren und möglicherweise ihre Fähigkeit blockieren, die Magenschleimhaut zu erreichen, wo sie Schaden anrichten", fügte sie hinzu.

Remington sagte bisher, sie haben nur "Schnappschüsse auf dem Weg" wie H. pylori Signale funktionieren. Er sagte, dass jetzt mehr Arbeit benötigt wird, um die zugrunde liegenden Mechanismen zu verstehen.
Aber, sagte er, Die Struktur, die sie aufgedeckt haben, erlaubt den Forschern die Lokalisierung von etwa 3.000 einzelnen Atomen in der Harnstoff-bindenden Proteindomäne.
H. pylori ist ein Gram-negatives Bakterium, das erstmals 1982 identifiziert wurde und mit Magengeschwüren und Magenkrebs in Verbindung gebracht wird.
Während wir wenig darüber wissen, wie es sich ausbreitet, ist es in den Mägen der Hälfte der Menschen in der Welt präsent, von denen 80% keine Symptome haben werden.
Zuschüsse von den National Institutes of Health und der National Science Foundation unterstützten einige der Forscher in der Studie.
Geschrieben von Catharine Paddock

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