Wie baut man eine Molekulare Nadel?

Die Molekulare Nadel „T3SS“ wurde vom Infektionsapparat gram-negativer Bakterien inspiriert. Bild: IMP-IMBA
Bild: IMP-IMBA

Ein internationales Forscherteam hat ein neues Werkzeug für die Biotechnologie hergestellt. Inspiriert von den Infektions-Systemen der Bakterien entwickelten sie eine „molekulare Injektionsnadel“, die aus 20 Eiweiß-Molekülen besteht. Das berichten die Wissenschaftler um Prof. Christopher Voigt vom Massachusets Institute of Technology in der Fachzeitschrift Nature Communications.

Die Biotechnologen orientierten sich dabei am sogenannten „Type III Secretion System“. Dieses System benutzen so berüchtigte Erreger wie die von Pest, Cholera und Typhus, aber auch Salmonellen, um Körperzellen zu infizieren. Aus der Zellwand der Erreger ragen hohle, nadelartige Gebilde, die die Wand der Wirtszelle durchdringen und krankmachende Eiweiße in das Zellinnere transportieren.

Weniger ist manchmal mehr

Unter dem Elektronenmikroskop sehen sich der "natürliche" Injektionsapparat (oberes Bild) und der Nachbau (unten) sehr ähnlich. Bild: Song et al., Nature Comm. 8:14737
Unter dem Elektronenmikroskop sehen sich der „natürliche“ Injektionsapparat (oben) und der Nachbau (unten) sehr ähnlich. Bild: Song et al., Nature Comm. 8:14737

Das Wissenschaftlerteam stellte stark vereinfachte Genabschnitte her und fügte sie in das Erbmaterial von Bakterien ein. Dadurch konnten die Forscher den Injektionsapparat der Erreger in einer minimalen Variante nachbauen. Das Spannende für die Forscher ist die Frage, welche Funktionen die scheinbar „unnötigen“ Wirkungskreise der Nano-Nadeln haben, die für ihren Nachbau einfach weglassen konnten. Diese Teile im genetischen Bauplan der Injektionsapparate sind hochkomplex.

Das neue Werkzeug verspricht aber auch Anwendungen in der Medizin. Beispielsweise könnte in neuen Therapien die Nadeln einen Wirkstoff gezielt in bestimmte Zellen schleusen, oder als molekularer Schalter fungieren. Das Forscherteam will daher weiter an den Molekularen Nadeln forschen und herausfinden, wie diese kleinen Maschinen in verschiedenen Umgebungen funktionieren.

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