Wie der Erreger an Darmzellen bindet

Enterohämorrhagische Escherichia coli-Bakterien (EHEC) sind krankheitserregende Verwandte der E. coli-Bakterien unserer gesunden Darmflora. Sie werden durch kontaminierte Lebensmittel und Schmierinfektionen übertragen und binden im Körper sehr fest an Darmzellen. In der Darmschleimhaut produzieren sie ein Gift, das blutige Durchfälle auslöst und zu schweren Komplikationen führen kann.

Dazu injizieren sie mit einer Art „molekularer Spritze“ einen Proteincocktail, der in der Wirtszelle eine Signalkaskade auslöst. Im Verlauf dieser Prozesse werden die Bakterien auf der Oberfläche der Darmzelle verankert und sitzen fest auf kleinen, sockelartigen Podesten. Den festen Kontakt zwischen EHEC und Darmzelle vermitteln drei Proteine, die bakteriellen Faktoren Tir und EspFU, die in die Wirtszelle injiziert werden, und IRSp53 der Darmzellen. Letzteres sammelt sich unterhalb der Oberfläche der Darmzelle und wird von dem Bakterium als Brücke zu den Wirtszellfaktoren genutzt, welche die Podeste bilden und aufrechterhalten.

Strukturbiologen des HZI haben nun diese Wechselwirkung des EHEC-Faktors Tir mit dem menschlichen Protein IRSp53 entschlüsselt. Dazu analysierten sie die atomare Struktur dieser Proteine während der Bindung. Sie entdeckten, dass zwei Tir-Proteine und ein zweikettiges IRSp53 nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip einrasten. Das Besondere an der Bindung: Lediglich drei Bausteine des Bakterienproteins Tir sorgen für die feste Wechselwirkung und binden in einer bislang unentdeckten Furche auf der Oberfläche des Wirtsproteins IRSp53. Wenn die Forscher nur eine einzige Aminosäure entweder am bakteriellen Tir oder am menschlichen IRSp53 verändern, verschlechtert sich bereits die Bindung der Proteine aneinander. Damit zeigten die Forscher zum ersten Mal die atomaren Details der Wechselwirkung von EHEC-Tir mit dem Wirtszellen-Protein IRSp53.

Literatur: de Groot, J. C., et al.: Structure 2011;19(9):1294-1306.