Infektiöses Bakterium misst Körpertemperatur

Listeria monocytogenes bei 37 Grad erst durch Strukturwandel des „Thermosensors“ aktiv

Biologen des französischen Pasteur-Instituts unter der Leitung von Pascale Cossart haben das Rätsel um den Temperatursinn bei Bakterien gelöst. Dass Listeria monocytogenes, Auslöser der Infektionskrankheit Listeriose, seine Wirkung bei 37 Grad Celsius entwickelt, unterliegt einem Messmechanismus und macht den Beginn des Infektionsprozess zu einer Frage der Temperatur des Wirts.

Das Bakterium, das hauptsächlich in Industrienationen auftritt, aktiviert im Zuge der Infektion verschiedene Gene. Dadurch wird der Infektionsprozess in Gang gesetzt, die Gene können nicht nur überleben, sondern vermehren sich auch im Organismus. Die Virulenz-Gene werden bei einer Temperatur von 37 Grad Celsius, also der Körpertemperatur des Menschen, maximal exprimiert. Bei niedrigeren Temperaturen sind diese Gene nahezu inaktiv. Das Bakterium hat sich selbst daran angepasst, den Infektionsprozess nur dann zu starten, wenn es auf einen Organismus mit der „richtigen“ Temperatur trifft.

Bisher war bekannt, dass die Produktion des Transportabschnitts des Erbguts, der als „Messenger RNA“ (mRNA) bezeichnet wird, vom Protein PrfA gesteuert wird. Den temperaturabhängigen Mechanismus begründen die Forscher mit der Form der mRNA. Dieser Teil des Erbguts ist beim Bakterium Listeria monocytogenes hantelförmig. Bei einer Temperatur von 20 bis 30 Grad Celsius wird die mRNA der Virulenz-Gene zwar produziert, infolge dieser Struktur findet aber keine Translation („Übersetzung“) in ein Protein statt und die Erbinformation des Bakteriums kann nicht abgelesen werden.

Bei Temperaturen um 37 Grad Celsius ändert sich diese auch als „Thermosensor“ bezeichnete Struktur. Die Erbinformation kann abgelesen und in Proteine „übersetzt“ werden. Die Listerien werden aktiv. Die Kombination des PrfA-Proteins und der mRNA funktioniert als Thermostat, der die Temperatur der Umwelt misst, schließen die Forscher. Eine versuchsweise Strukturveränderung des „Schalters“ bewirkte, dass die Bakterien auch bei geringeren Temperaturen ihre Wirkung entfalteten. Als die Forscher den Temperatursensor bei Escherichia coli einbauten, funktionierte der Mechanismus ebenfalls.

Listerien können bei Menschen mit geschwächtem Immunsystem wie HIV-Patienten grippeähnliche Symptome bis hin zu schweren neurologische Schäden hervorrufen. Auch für Schwangere und das ungeborene Kind ist der Erreger gefährlich. Listeria monocytogenes kann zwar bei Temperaturen von fünf bis 45 Grad Celsius überleben, ist aber nur bei Körpertemperatur aktiv.