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Freitag, 20.10.2017
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Magenbakterium: Rätsel der Genregulation gelöst

Helicobacter pylori nutzt kleine Ribonukleinsäuren zur Kontrolle seiner Genaktivität

Ein Durchbruch in der Erforschung des Magenbakteriums Helicobacter pylori ist jetzt einem internationalen Forscherteam gelungen. Mit Hilfe einer neu entwickelten Methode fanden sie im Genom des Bakteriums erstmals hunderte Ribonukleinsäuren - kleine RNA-Partikel, die die Gene des Erregers regulieren. Diese jetzt in „Nature“ veröffentlichten Erkenntnisse sollen den Wissenschaftlern auch bei der Entwicklung neuer Impfstoffe helfen.
Helicobacter pylori (blau) auf Zellen der Magenschleimhaut (orange)

Helicobacter pylori (blau) auf Zellen der Magenschleimhaut (orange)

Etwa die Hälfte der Weltbevölkerung ist mit dem Magenbakterium Helicobacter pylori infiziert, 30 Prozent der deutschen Bevölkerung tragen den gefährlichen Keim. Das Bakterium gilt als Auslöser von Magenkrebs und anderen chronischen Erkrankungen, unter anderem des Herz-Kreislauf-Systems. Das Genom von Helicobacter pylori wurde zwar bereits 1997 entschlüsselt, doch damals wurden erstuanlich wenig regulatorische Gene gefunden. Es stellte sich daher die Frage: Wo genau fangen die Gene von Helicobacter an, und sind wirklich schon alle gefunden worden?

Suche nach RNA-Regulatoren


Deshalb suchten Wissenschaftler in den letzten Jahren fieberhaft nach neuartigen Regulatoren, wie zum Beispiel den regulatorischen kleinen Ribonukleinsäuren, auch small RNAs (sRNAs) genannt. Sie können Gene regulieren, indem sie beispielsweise an Sequenzen der Erbinformation binden und so deren Übersetzung in ein Protein verhindern. Von diesen kleinen Regulatoren gibt es wesentlich mehr als früher angenommen.

Bei Helicobacter pylori war diese Suche seit Jahren erfolglos. Jörg Vogel, Leiter der Arbeitsgruppe RNA-Biologie am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie und sein Team haben die sRNAs im Magenbakterium jetzt aber doch aufgespürt. Sie entwickelten dafür eine neue Methode, die sich der rapide entwickelnden Hochdurchsatzsequenzierung bedient. Diese Technik ermöglicht die gleichzeitige Entzifferung von Millionen von RNA-Sequenzen, die aktuell in einer Zelle produziert werden. Das überraschte Team fand gleich 60 sRNAs: „Bisher galt H. pylori als Organismus ohne sRNAs", erklärt Vogel.


Magenbakterium als Modell für Genregulation


Die Entdeckung ermöglicht unerwartete Einblicke in die Funktionsweise der sRNA-Regulation: "Wir fanden mindestens genauso viele kleine RNAs wie kürzlich in Escherichia coli oder Salmonellen, weit verbreiteten Darmbakterien", so Vogel. Helicobacter pylori fehlt jedoch ein ganz wichtiges Protein, damit solche RNAs die Genexpression regulieren können. Möglicherweise nutzt es andere, bislang unbekannte Signalwege.

Damit könnte das Bakterium ein neuer Modellorganismus für die RNA-Forschung werden. „Wir erhoffen uns völlig neue Erkenntnisse, wie Genregulation funktioniert", erläutert Vogel. Dank der neuen Methode konnten die Forscher außerdem für jedes Gen den Startpunkt ausfindig machen. „Wir können das Genom jetzt ganz anders interpretieren."

Neuer Ansatz für einen Impfstoff


Mit dem Forschungserfolg, der in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern aus Leipzig und Frankreich gelang, könnte auch die Entwicklung eines Impfstoffes gegen den Magenkeim erleichtert werden. Die neue Sequenzierungstechnik wird von Vogels Team nun auch auf andere, ebenfalls durch Lebensmittel übertragbare Keime angewendet. Der nächste Kandidat ist Campylobacter jejuni, das neben Salmonellen die häufigste Ursache für infektiöse Durchfallerkrankungen ist.
(Max-Planck-Gesellschaft, 19.02.2010 - NPO)
 
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