Deutsche Wissenschaftler nehmen erstmals Bilder der Struktur der Tuberkulose-Membran auf
Deutsche Forscher haben erstmals 3D-Aufnahmen einer Doppelmembran machen können, die das für Tuberkulose verantwortliche Mykobakterium umgibt. Damit beenden sie eine lange Debatte über die Struktur der äußeren Membran der Mykobakterien und eröffnen neue Wege für die Entwicklung von Medikamenten. Die tödliche Krankheit TB greift meistens die Lungen an, kann aber auch Zentralnervensystem, Lymphsystem, Kreislaufsystem, urogenitales System, Knochen, Gelenke und sogar die Haut befallen. Es wird geschätzt, dass jedes Jahr rund 10 Millionen Menschen an TB erkranken und täglich 4.000 Menschen daran sterben. Die Krankheit wird von einem Bakterium mit dem Namen Mycobacterium tuberculosis verursacht. Eine Behandlung ist wegen der Mykolsäuren (langkettige, fest gebundene Fettsäuren in den Zellwänden des Mykobakteriums) schwierig. Die Struktur dieser Säuren verleiht dem Organismus erhöhte Resistenz gegen chemische Beschädigung und Dehydration und verhindert die Penetration der Zellen durch Antibiotika. Bisher nahm man an, dass die Mykolsäuren eine geschlossene Schicht um die Zelle herum bilden oder dass sie den inneren Teil einer definierten Doppelschicht stellen, die besonders dick und asymmetrisch gestaltet ist. Nun konnten Wissenschaftler von Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried, Deutschland, nachweisen, dass die äußere Zellwand etwas anders aufgebaut ist. Sie besteht aus einer klar strukturierten Lipid-Doppelmembran, nicht aus einer asymmetrischen Membran. Mit einem Elektronenmikroskop untersuchten sie die Zellstruktur von Mycobacterium smegmatis und Mycobacterium bovis BCG, einem engen Verwandten des Tuberkulose-Erregers. Daraufhin konnten die Wissenschaftler mithilfe der Kryo-Elektronentomografie 3D-Aufnahmen der Doppelmembran-Struktur bei intakten Zellen gewinnen. Bei dieser Technik werden von schockgefrorenen Zellen Projektionen aus verschiedenen Winkeln aufgezeichnet (-190°C). Um Strahlenschäden zu vermeiden, kann die Zelle dem Elektronenstrahl zeitlich nur sehr begrenzt ausgesetzt werden. Mit den Erkenntnissen ihrer Forschungsarbeit werden die Wissenschaftler jetzt eine gezielte Studie zur äußeren Membran der Mykobakterien durchführen. Von den Ergebnissen erhofft man sich, dass sie den Weg für die Entwicklung neuer Chemotherapeutika ebnen werden. "Schließlich müssen die Medikamente möglichst gut durch die mykobakterielle Zellwand an ihren Wirkungsort gelangen, und dafür ist ein besseres Verständnis der Zellhülle hilfreich", sagte Dr. Harald Engelhardt, der die Forschung leitete.
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