Wenn Bakterien die Magensäure überleben

Wie pathogene Darmbakterien die Magensäure überleben

Krankheitserregende Darmbakterien aktivieren Schutzmechanismen, um im sauren Milieu des Magens zu überleben. Berner Forscher des Nationalen Forschungsschwerpunktes (NFS) «TransCure» haben nun die Struktur des zentralen Proteins eines bakteriellen Säure-Resistenz-Systems entschlüsseln können. Dadurch werden wichtige Einblicke in die «Überlebenstricks» von Darmbakterien gewonnen.

Durch die Nahrung aufgenommene krankheitserregende Darmbakterien werden den extrem sauren Bedingungen des Magens ausgesetzt. Um dieses unwirtliche Milieu zu überleben und anschliessend in den menschlichen Darm zu gelangen, aktivieren Bakterien verschiedene Überlebensmechanismen. Das am besten charakterisierte bakterielle Säure-Resistenz-System stammt vom Darmbakterium Escherichia coli (E. coli). Bestimmte Stämme von E. coli sind häufig Verursacher von menschlichen Darmerkrankungen. Für das Überleben von E. coli im Magen spielt ein bestimmtes Protein eine bedeutende Rolle. Wie es aber auf molekularer Ebene die Darmbakterien vor der Magensäure schützt, war bislang nicht klar. Nun ist es Hüseyin Ilgü und Jean-Marc Jeckelmann aus der Gruppe von Prof. Dimitrios Fotiadis vom Institut für Biochemie und Molekulare Medizin der Universität Bern und dem NFS «TransCure» gelungen, die Struktur dieses Proteins zu entschlüsseln und offene Fragen zu seiner Funktionsweise zu beantworten. Die Studie wurde im Journal «Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)» publiziert.

Vom Verständnis der Funktion zum Arzneistoff

Der molekulare Transportmechanismus von AdiC ist unklar, ebenso wie die Erkennung und Bindung der Substrate L-Arginin und Agmatin durch den Transporter. Um dies klären zu können, hat die Gruppe um Dimitrios Fotiadis Kristalle von AdiC-Transportern gezüchtet und diese für die Entschlüsselung der atomaren Struktur mittels Röntgenkristallographie verwendet. Dank des äusserst präzisen atomaren Modells von AdiC in An- und Abwesenheit von gebundenem Agmatin konnten nun zum ersten Mal wichtige offene Fragen zur molekularen Erkennung und Bindung von L-Arginin und Agmatin an das Protein beantwortet werden. Des weiteren dient die Proteinstuktur als guter Ausgangspunkt für das Verständnis des Transportmechanismus von L-Arginin und Agmatin durch die Membran. «Die gewonnenen strukturellen und funktionellen Erkenntnisse von
AdiC sind auch für die Entwicklung von Arzneistoffen innerhalb des Berner NFS «TransCure» wertvoll» sagt Fotiadis. So wird nun die Struktur von AdiC bei der Suche nach Hemmern von menschlichen Transportern eingesetzt, welche mit AdiC verwandt sind und in bestimmten Krebszellen überexprimiert werden.

Angaben zur Publikation:
Hüseyin Ilgü, Jean-Marc Jeckelmann, Vytautas Gapsys, Zöhre Ucurum, Bert L. de Groot, Dimitrios
Fotiadis: Insights into the molecular basis for substrate binding and specificity of the wild-type Larginine/
agmatine antiporter AdiC, PNAS, 29. Juli 2016, doi: 10.1073/pnas.1605442113

Quelle: Universität Bern

Was heisst das für Sie?

Vor allem haben wir E. coli Bakterien und andere resistente Keime in unserer tierischen Ernährung oder bei Gemüsen, die mit tierischem Mist «bereichert» wurden. Dem echten Omnivoren (Allesfresser) schaden diese Keime nicht, denn er hat gegenüber uns Menschen eine 10-fach stärkere Magensäure. Er verdaut (rohes) Fleisch auch wesentlich schneller als wir Menschen. Bis der echte Omnivore auf die Toilette kann braucht sein Verdauungstrakt einige Stunden. Bei uns Menschen geht es oft erst nach 96 Stunden (4 Tage), einige brauchen noch länger.

Forscher haben herausgefunden, dass gewisse Keime das anbraten und kochen, auch bei 200 Grad, überleben können. Die Folgen können unter anderem sein: Entzündungen, wie Arthritis, Lupus oder MS.

Die Industrie kann abhelfen mit einem Beefer: Der Beefer brutzelt das Steak dank Infrarotstrahlung mit 800 Grad. Dadurch wird das Fleisch knusprig in weniger als zwei Minuten – inklusive der vielbeschworenen Röstaromen. Der Nachteil: Steaks fördern Herzinfarkt und das tolle knusprig brutzeln ist krebsfördernd. Für Wurstwaren kann der Beefer nicht gebraucht werden.

Entscheiden Sie auch in Zukunft, ob Sie Ihr Steak tatsächlich blutig essen wollen, ob Tartar überhaupt noch essbar ist. Sie können rohes Fleisch oder nur leicht angebraten nur essen, wenn das Fleisch vorher chemisch von Keimen befreit wurde. Ob Ihnen diese Chemie dann auch mundet, ist eine andere Frage.