Struktur aufgeklärt - Lipid-Doppelmembran als äußerer Schutzschild von Mykobakterien

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Mykobakterien verfügen über eine komplexe und für die meisten Moleküle schwer überwindbare Zellwand aus langkettigen, fest gebundenen Fettsäuren, den Mykolsäuren. Ihr verdanken die säurefesten Stäbchen ihre besondere Unempfindlichkeit gegenüber äußeren Einflüssen und antibakteriellen Substanzen. Bislang war man davon ausgegangen, dass die Mykolsäuren entweder eine geschlossene Schicht bilden oder die innere einer definierten Doppelschicht stellen, die besonders dick und asymmetrisch gestaltet ist.

Außenhülle erstmals dreidimensional abgebildet

Dr. Harald Engelhardt und seine Gruppe am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried konnten nun erstmals mithilfe der Kryo-Elektronenentomografie an Mycobacterium smegmatis und Mycobacterium bovis BCG (einem engen Verwandten des Tuberkuloseerregers) direkt nachweisen, dass die äußere Zellwandschicht der Mykobakterien aus einer klar strukturieren, symmetrischen und relativ dünnen Lipid-Doppelmembran besteht - eine Struktur, die allerdings mit den bisherigen Annahmen kaum in Einklang zu bringen ist. Damit können die Wissenschaftler die Einbettung der Porenproteine in die äußere Membran von Mycobacterium smegmatis erstmals befriedigend erklären. Bislang hatte die molekulare Struktur der Proteine nicht zu den bekannten Zellwandmodellen gepasst.

Engelhard stimmt mit den bisherigen Vorstellungen insoweit überein, dass die Mykolsäuren die äußere Membran in der Zellwand verankern. "Doch die Membran ist wohl nicht so gebaut, wie man annahm. Die Mykol- und übrigen Fettsäuren müssen in der Lipidmembran anders angeordnet sein als gedacht."

Jetzt müssen Transportmechanismen aufgeklärt werden

Die Martinsrieder Strukturforscher halten jetzt eine genauere Untersuchung der äußeren Membran von Mykobakterien für notwendig. Die jetzigen Ergebnisse sind dafür eine wesentliche Voraussetzung. Nun können gezielt Studien zum Stofftransport durch die äußere Membran durchgeführt werden, die auch für die Entwicklung von Chemotherapeutika von Bedeutung sein werden. "Schließlich müssen die Medikamente möglichst gut durch die mykobakterielle Zellwand an ihren Wirkungsort gelangen, und dafür ist ein besseres Verständnis der Zellhülle hilfreich", so Engelhardt.

Quelle: Pressemeldung "Tuberkulose-Erreger ist doppelt verpackt", herausgegeben vom Max-Planck-Institut für Biochemie, Martinsried

Literatur

• 01 Hoffmann C . Leis A . Niederweis M . et al . Disclosure of the mycobacterial outer membrane: Cryo-electron tomography and vitreous sections reveal the lipid bilayer structure.  PNAS U S A. 2008;  105 (10) 3963-3967