Als Biofilme bezeichnet die Wissenschaft Bakteriengemeinschaften, die in einer gewebeartigen Schicht zusammenleben. Biofilme besitzen große medizinische Bedeutung, immerhin schützt sich der Großteil der bekannten bakteriellen Krankheitserreger durch Biofilme vor der körperlichen Immunabwehr und vor Antibiotika.
Bei der Bakteriengruppe der Firmicutes schaltet das Protein RemA die drei wichtigsten Gengruppen an, die dazu führen, dass die Bakterien Biofilme bilden. „Wie dieses Molekül die Differenzierung der Zelle steuert, war in den mechanistischen Einzelheiten bisher noch nicht bekannt“, erklärt der Biochemiker Professor Dr. Gert Bange von der Philipps-Universität Marburg, der die Forschungsarbeit leitete.
Insbesondere wusste die Wissenschaft noch nicht, wie RemA mit denjenigen Abschnitten der Erbsubstanz DNA interagiert, die den Aufbau des Biofilms beeinflussen. Das Team klärte die Molekülstruktur von RemA auf, um die bestehende Forschungslücke zu schließen. Dabei kam heraus, dass sich acht Kopien des Proteins zu einem Ring zusammenschließen – die Forschungsgruppe vergleicht ihn mit einem Donut.
Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler analysierten RemA mit molekular-genetischen und struktur-biochemischen Mitteln. Hierfür taten sich die Arbeitsgruppen von Bange und dem Marburger Biologen Professor Dr. Erhard Bremer mit Professor Dr. Daniel Kearns von der Indiana University in den USA zusammen.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich die DNA um den RemA-Ring wickeln kann, etwa wie das Haar um einen Lockenwickler. „Wird die Ringstruktur von RemA gestört, so funktioniert die komplette Bildung des Biofilmes nicht mehr“, sagt Bremer.
Philipps-Universität Marburg
Originalveröffentlichung:
Tamara Hoffmann, Devid Mrusek, Patricia Bedrunka & al.: Structural and functional characterization of the bacterial biofilm activator RemA, Nature Communications 2021, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-021-26005-4
