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Sonntag, 25.02.2018
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Neue Quelle für tödlichstes Gift

Bauanleitung für Botulinum-Toxin erstmals bei einem Enterococcus-Bakterium entdeckt

Giftmischer im Kuhfladen: Forscher haben eine neue Variante des tödlichen Gifts Botulinum-Toxin entdeckt. Sie wird von einem Darmkeim produziert, der aus einem Kuhfladen in den USA isoliert wurde. Das Besondere daran: Dieses Bakterium gehört nicht zur Gattung Clostridium – und ist damit der erste "Außenseiter" mit der genetischen Bauleitung für dieses Toxin. Weil das neuentdeckte "Botox" sich zudem von der bekannten Version unterscheidet, könnte es neue Anwendungen in der Medizin ermöglichen.
Botulinum-Toxin ist eines der stärksten Gifte der Welt. Jetzt zeigt sich, dass nicht nur Bakterien der Gattung Clostridium dieses Toxin produzieren.

Botulinum-Toxin ist eines der stärksten Gifte der Welt. Jetzt zeigt sich, dass nicht nur Bakterien der Gattung Clostridium dieses Toxin produzieren.

Botulinum-Toxin, kurz "Botox" gilt als eines der stärksten Gifte überhaupt. Schon ein einziges Gramm dieses Nervengifts würde ausreichen, um mehr als eine Million Menschen zu töten. Doch das "Botox" hat auch nützliche Seiten: In der Medizin wird es nicht nur gegen Falten eingesetzt, es hilft auch gegen Migräne, bestimmte Krämpfe, übermäßige Schweißproduktion und einige urologische Erkrankungen.

Bisher aber kannte man nur eine Produzentengruppe für dieses starke Gift: Bakterien der Gattung Clostridium. Vor allem Clostridium botulinum, aber auch einige eng verwandte Arten scheiden das Toxin aus.

Giftproduzent im Kuhfladen


Doch sie sind offenbar nicht die einzigen, wie Jason Brunt und sein Team vom Quadram Institute im britischen Norwich nun entdeckt haben. Für ihre Studie hatten sie eine nationale Gen-Datenbank gezielt nach den DNA-Sequenzen durchsucht, die bei Clostridium die genetische Bauanleitung für das Bakteriengift bilden.


Im Gegensatz zu den stäbchenförmigen Clostridien sind Enterkokken rundlich.

Im Gegensatz zu den stäbchenförmigen Clostridien sind Enterkokken rundlich.

Tatsächlich wurden die Forscher fündig: In einem der Erbgut-Datensätze stießen sie auf einen Gencluster, der sowohl das Botulinum-Toxin als auch begleitende Proteine kodiert. Wie sich zeigte, stammte diese DNA aus einem Bakterium der Gattung Enterococcus, das aus einem Kuhfladen in den USA isoliert worden war. Ob die Kuh Botulismus-Symptome gezeigt hat oder gar daran gestorben ist, ist jedoch nicht bekannt.

Erster Fund bei einem Nicht-Clostridium


Dies ist das erste Mal, dass die genetische Bauanleitung für das Botulinum-Toxin bei einem anderen Lebewesen als den Clostridium-Bakterien nachgewiesen wurde, wie die Wissenschaftler berichten. "Es ist eine faszinierende Frage, wie dieses Enterococcus-Bakterium den Botulinum-Gencluster bekommen hat und welche Vorteile ihm dieses Gift bringt", sagt Brunt.

Gleichzeitig weckt dies die Frage, ob diese Darmkeime die Gift-Bauanleitung durch Gentransfer von Clostridien erhalten haben – und ob der Gencluster möglicherweise auch an andere Bakterienarten weitgegeben werden kann. Enterokokken kommen im Darm vieler Säugetiere und auch des Menschen vor, wie die Forscher erklären. Während einige Stämme harmlos sind, können andere Durchfälle und andere Erkrankungen verursachen.

Wahrscheinliche Proteinstruktur der neuentdecken Botulinum-Version.

Wahrscheinliche Proteinstruktur der neuentdecken Botulinum-Version.

Eine ganz neue Gift-Variante


Spannend auch: Die neuentdeckten Gene erzeugen eine zuvor unbekannte Variante des Botulinum-Toxins. Nach Angaben der Wissenschaftler ist dies erst die zweite Entdeckung einer neuen Version dieses Giftes seit 40 Jahren. Das neue Botox-Gift besitzt unter anderem an wichtigen Bindungsstellen einige strukturelle Unterschiede zur bekannten Giftversion.

Noch ist nicht klar, wie sich diese Unterschiede auf die Wirkung des neuen Botulinum-Toxins auswirken. "Wir müssen erst die Potenz dieses neuen Gifts bestimmen und seine Eigenschaften charakterisieren", erklärt Brunt. "Dieses neue Neurotoxin könnte jedoch Eigenschaften besitzen, neue medizinische Anwendungen ermöglichen." (FEBS Letters, 2018; doi: 10.1002/1873-3468.12969)
(Quadram Institute, 15.01.2018 - NPO)
 
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