Viren können nicht nur menschliche oder tierische Zellen, sondern auch Bakterien infizieren. Diese Eigenschaften besitzt eine spezielle Virusart namens Bakteriophagen. Im Allgemeinen unterscheiden sich diese Viren nicht wesentlich von anderen, außer dass Mikroben als Wirt ausgewählt werden. Auf die gleiche Weise gelangen sie auch in die Zelle und vermehren sich dort. Die Bakterien selbst sterben schließlich an einer großen Anzahl von Viruspartikeln ab, aber nicht immer. In einigen Fällen kann das Bakterium lange mit dem Virus leben oder es mithilfe eines Schutzmechanismus sogar unterdrücken. Es gibt auch ein anderes Szenario für die Entwicklung von Ereignissen – die DNA des Virus ist in die DNA des Bakteriums eingebettet, wie es beispielsweise bei HIV der Fall ist. In diesem Fall liegt das Virus für einige Zeit in Form eines Prophagen vor und manifestiert sich in keiner Weise. Tatsächlich gibt es Informationen darüber, aber das Virus selbst existiert nicht. Wir können sagen, dass er im Genom schläft. Damit das Virus aufwacht, müssen bestimmte Umstände eintreten. Aber was genau? Mechanismen «erwachen» waren der Wissenschaft nicht bekannt. In einer kürzlich durchgeführten Studie kamen Wissenschaftler der Harvard University zu dem Schluss, dass andere Bakterien Prophagen aufwecken können.
Bakteriophage ist ein Virus, der Bakterien infiziert
Wie E. coli andere Bakterien bekämpft
Die Autoren der Arbeit führten Experimente mit Colibactin-Spezies von Escherichia coli durch. Die verwendeten Stämme sind für ihre Fähigkeit bekannt, eine gefährliche Substanz namens Colibactin abzusondern. Es hat die Fähigkeit, die DNA in den Darmzellen zu schädigen, wodurch letztere mutieren und Tumore bilden können, was zu Darmkrebs führt.
Das Interessanteste ist jedoch, dass Colibactin nicht nur auf Darmzellen, sondern auch auf andere Bakterien in ähnlicher Weise wirkt. Das heißt, E. coli kann dieses Molekül verwenden, um seine Konkurrenten zu bekämpfen. Zuvor haben wir darüber gesprochen, wie Bakterien komplexe Beziehungen haben. Einige von ihnen können mit anderen Arten auskommen, während andere es vorziehen, sich nur im Kreis ihrer Art zu entwickeln, also versuchen sie, Konkurrenten zu vernichten. Aus diesem Grund ist ein Küchenschwamm ein idealer Lebensraum für Bakterien – er hat viele isolierte Zellen, wodurch Bakterien sich nicht gegenseitig stören.
Einige E. coli scheiden Colibactin aus, das Veränderungen an der DNA vornimmt
Dass E. coli Colibactin nutzt, um andere Bakterien zu bekämpfen, ist seit langem bekannt. Wissenschaftler glaubten jedoch, dass dies eine sehr unwirksame Waffe ist. Tatsache ist, dass dieses Molekül ziemlich instabil ist, das heißt, es kollabiert schnell. Da es die Zelle lange Zeit nicht beeinflusst, hat es keine Zeit, ihr ernsthaften Schaden zuzufügen. Natürlich verursacht es immer noch einige Schäden an der DNA, aber es wird durch DNA-Reparatursysteme beseitigt.
Wie Forscher der Harvard University herausfanden, schädigt Colibactin jedoch nicht nur die DNA, sondern erfüllt auch eine andere Funktion. Daher wurde seine Wirksamkeit unterschätzt.
Wie Prophagenviren in Zellen erwachen
Wie die Forscher in einem in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Artikel schreiben, beginnt nach einer Schädigung der DNA durch Colibactin in Bakterien der DNA-Reparaturprozess. Während dieses Prozesses erwachen Prophagen. Das heißt, sie verwandeln sich in gewöhnliche aktive Viren, wodurch sie Bakterien zerstören.
Prophagen werden durch den Kontakt mit Colibactin geweckt
Wie Experten sagen, scheinen Bakterien infolge der Exposition gegenüber Colibactin von einer viralen Mine untergraben zu werden. Aus diesem Grund kommen im Laufe der Zeit nur wenige andere Bakterien in die Nähe von E. coli. Voraussetzung ist allerdings, dass die konkurrierenden Bakterien mit Viren infiziert wurden, die in Form von Prophagen vorliegen. Es stimmt, dass ein solcher Kampfmechanismus für die Colibactin-Bakterien selbst unsicher sein kann. Tatsache ist, dass die Zahl der Viren in der Umwelt zuzunehmen beginnt und dadurch ein Infektionsrisiko für sie selbst besteht.
Eine neue Technologie für die antibakterielle Therapie?
Die Entdeckung der Wissenschaftler könnte im Kampf gegen krankheitserregende Bakterien von großer Bedeutung sein. Viele von ihnen sind als arzneimittelresistent bekannt. Es ist möglich, dass Colibactin in Kombination mit Bakteriophagen die Zerstörung von Krankheitserregern ermöglicht. Allerdings ist es zunächst notwendig, den molekularen Ablauf der Ereignisse zu untersuchen. Laut Experten kann dieser Stoff allein das Virus nicht aufwecken. Darüber hinaus sind andere Moleküle beteiligt, die auch von Colibactin-Bakterien ausgeschieden werden.
Abonnieren Sie unsere Pulse Mail.ru, wo Sie noch mehr interessante Materialien finden.
In Außerdem kann Colibactin, wie bereits oben erwähnt, die Körperzellen schädigen und Krebs verursachen. Aber das Wichtigste ist, dass Wissenschaftler den eigentlichen Mechanismus zur Bekämpfung von Bakterien identifiziert haben und nun in der Lage sein werden, weiter in diese Richtung zu arbeiten und schließlich einen Weg zu finden, ihn sicher für therapeutische Zwecke einzusetzen.
Abschließend möchte ich Sie daran erinnern, dass Bakterien nicht nur klein sind und nur durch ein Mikroskop gesehen werden können. Es gibt auch große Arten, deren Länge 2 cm erreicht, wie wir bereits erwähnt haben.