Kleine RNA mit großer Rolle bei Infektionen

Mehrere Faktoren können zur Krank­heits­ent­stehung durch dieses weit verbreitete Bakterium führen. Die wichtigsten davon werden zentral von einem kleinen RNA-Molekül mit Namen NikS reguliert. Darüber berichtet das Forschungsteam von Profes­sorin Cynthia Sharma im Journal Molecular Cell. Die Wissen­schaft­lerin leitet an der Julius-Maximi­lians-Univer­sität (JMU) Würzburg den Lehrstuhl für Molekulare Infek­ti­ons­bio­logie II.

Zu den von NikS regulierten Zielgenen gehören die zwei wichtigsten krank­heits­er­re­genden Faktoren des Magen­keims und zwei äußere Membran­pro­teine. Das Forschungsteam konnte insbe­sondere eine Regulation des CagA-Proteins zeigen. Das ist ein bakte­ri­elles Onkoprotein, dem eine zentrale Rolle bei der Krebs­ent­stehung durch Helico­bacter pylori zugeschrieben wird. Auch ein Protein mit bislang unbekannter Funktion, das von Helico­bacter in die Umgebung abgegeben wird, steht unter der Kontrolle von NikS.

Die neuen Erkennt­nisse sind für die Medizin relevant: »Mit dem Wissen über die unter­schied­lichen Funktionen dieser kleinen RNA während der Infektion und die damit verbun­denen bakte­ri­ellen Signalwege können wir neue Ansatz­punkte für antimi­kro­bielle Strategien gewinnen«, erklärt Cynthia Sharma.

Phasen­va­riation auch bei kleinen RNA-Molekülen

Dass Helico­bacter eine so lebens­feind­liche Umgebung wie den Magen so erfolg­reich besiedeln kann, liegt auch an einer spezi­ellen geneti­schen Strategie: Helico­bacter nutzt, wie auch andere Krank­heits­er­reger, die sogenannte Phasen­va­riation, um sich möglichst flexibel an Änderungen seiner Umgebung anzupassen. Phasen­va­riation bedeutet, dass die Bakterien ihre Genex­pression nach dem Zufalls­prinzip immer wieder verändern.

Sharma und ihr Team konnten nun erstmals zeigen, dass auch die Expression einer kleinen RNA wie NikS der Phasen­va­riation unter­liegen kann. Abhängig von den im Magen herrschenden Bedin­gungen können dadurch in den Bakterien unter­schied­liche Mengen NikS vorliegen. Diese schwan­kenden NikS-Konzen­tra­tionen wiederum führen zu einer unter­schiedlich verlau­fenden Regulation der krank­ma­chenden Faktoren.

NikS hilft beim Besiedeln der Wirtszellen

»Dieser Mecha­nismus könnte maßgeblich dazu beitragen, dass sich der Magenkeim so erfolg­reich anpassen und damit seinen Wirt chronisch koloni­sieren kann«, sagt Sharma. Ihr Team konnte in Experi­menten unter anderem nachweisen, das NikS den Prozess beein­flusst, über den die Bakterien in ihre Wirts­zellen hinein­ge­langen. Außerdem sorgt die kleine RNA dafür, dass Helico­bacter leichter Epithel­bar­rieren überwinden kann und somit im Magen besser an die Nährstoffe in tiefer gelegenen Geweben gelangen könnte.

In weiteren Studien will Sharmas Team nun heraus­finden, wie die kleine RNA zur Koloni­sation verschie­dener Nischen im Magen beiträgt und ob sie noch weitere Gene reguliert, die mögli­cher­weise ebenfalls an den krank­heits­er­re­genden Eigen­schaften des Bakte­riums beteiligt sind.

Origi­nal­pu­bli­kation:

Sara K. Eisenbart, Mona Alzheimer, Sandy R. Pernitzsch, Sascha Dietrich, Stephanie Stahl, Cynthia M. Sharma: A repeat-associated small RNA controls the major virulence factors of Helico­bacter pylori. Molecular Cell. 2020, https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.09.009

Textquelle: Robert Emmerich, Julius-Maximi­lians-Univer­sität Würzburg

Grafik­quelle: Künst­le­rische Darstellung von mensch­lichen Magen­zellen, die mit dem Bakterium Helico­bacter pylori infiziert sind und die spezielle Hummingbird-Gestalt zeigen. SCIGRAPHIX, Lehrstuhl für Molekulare Infek­ti­ons­bio­logie II / Univer­sität Würzburg