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Manche Krankheitserreger werden erst dann aktiv, wenn sie sich in ihrem Wirt befinden. Die Temperatur dient ihnen dabei als Startsignal. Wie ein Durchfallerreger außerhalb des menschlichen Wirtes seine Virulenz unterdrückt, hat ein Team der Ruhr-Universität Bochum und der Universität Münster untersucht. Im Fokus stand dabei das DNA-Bindeprotein Fis. Es liegt bei Umwelttemperaturen von etwa 25 Grad Celsius in höherer Menge vor. Fehlt dieses Protein, wird eine Kaskade von Virulenzgenen angeschaltet, und die ansonsten bei dieser Temperatur harmlosen Bakterien töten wechselwarme Mottenlarven ab. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift PLoS Pathogens am 25. März 2026 online veröffentlicht.
Der Modellorganismus der Studie, Yersinia pseudotuberculosis, ein naher Verwandter des berüchtigten Pesterregers, ist ein wahrer Meister der Temperaturwahrnehmung. Um zu unterscheiden, ob es sich gerade in der kühlen Umwelt oder im warmblütigen Wirt befindet, nutzt das Bakterium die Umgebungstemperatur als Signal. Während bereits bekannt war, dass RNA-Moleküle zur direkten Temperaturwahrnehmung eingesetzt werden, zeigte sich in der aktuellen Studie, dass das Protein Fis eine zusätzliche regulatorische Funktion auf der DNA-Ebene übernimmt. „Fis fungiert als Kontrolleur, der die Virulenzgene bei 25 Grad Celsius außerhalb des Wirts abstellt“, sagt Prof. Dr. Franz Narberhaus vom Lehrstuhl für Mikrobiologie der Ruhr-Universität Bochum.
Virulenzgene werden durch Fis abgeschaltet
Nach der Aufnahme in den warmblütigen Wirt passieren zwei Dinge: Zum einen wird die Bildung von Proteinen, die zur bakteriellen Fortbewegung dienen, abgeschaltet, um eine Erkennung durch das Immunsystem des Menschen zu verhindern. Zum anderen werden Virulenzfaktoren produziert, die die Immunabwehr schwächen. „In Experimenten mit einem Yersinia-Stamm, dem das Fis-Protein fehlt, haben wir einen unerwarteten Phänotyp bei 25 Grad Celsius beobachtet“, berichtet Franz Narberhaus. „Die Bakterien waren komplett unbeweglich und schieden Effektorproteine aus, die ihre schädliche Wirkung normalerweise erst im Darm entfalten.“ Somit war das Temperatur-abhängige Wechselspiel zwischen nicht-virulentem und virulentem Zustand der Bakterien ausgehebelt.
Infektion von Mottenlarven bestätigt die Funktion
Aufgrund dieser Ergebnisse stellte sich die Frage, ob Bakterien, denen das Fis-Protein fehlt, bereits bei 25 Grad Celsius infektiös sind. Üblicherweise wird die bakterielle Virulenz in Mäusen untersucht, die – wie wir Menschen – warmblütig sind. Solch ein Modell ist aber für Infektionsversuche bei verschiedenen Temperaturen ungeeignet. Als Alternative boten sich wechselwarme Mottenlarven an. Dabei wies der Yersinia-Stamm ohne Fis eine gesteigerte Virulenz bei 25 Grad Celsius auf, das heißt im Gegensatz zum natürlichen Stamm tötete er bei dieser niedrigen Temperatur Mottenlarven ab. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass das Fis-Protein außerhalb des Wirtes die Virulenz abschaltet.
Die genauen molekularen Mechanismen, mit denen Fis diese Regulation steuert, untersuchen die Bochumer Forschenden in laufenden Studien.
Förderung
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft förderte die Arbeiten im Rahmen des Projekts DFG NA 240/14-1.
Prof. Dr. Franz Narberhaus
Mikrobiologie
Fakultät für Biologie und Biotechnologie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 234 32 23100
E-Mail: franz.narberhaus@ruhr-uni-bochum.de
Soheila Javadi, Stephan Pienkoß, Dominik Meggers, Andrea Wimbert, Vivian B. Brandenburg, Pascal Dietze, Sina Schäkermann, Lilo Greune, Petra Dersch, Franz Narberhaus: Fis Suppresses Late-Stage Virulence Gene Expression in Yersinia pseudotuberculosis at Environmental Temperatures, in: PLOS Pathogens, 2026, DOI: 10.1371/journal.ppat.1014105, https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1014105
Criteria of this press release:
Journalists
Biology, Medicine
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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