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Streptococcus mutans
Der Karie­ser­re­ger Strep­to­coc­cus mutans.Bild: PHIL

Wissen­schaft­ler des Helmholtz-Zentrums für Infek­ti­ons­for­schung (HZI) in Braun­schweig haben nun erstmals gezeigt, wie dieser Mecha­nis­mus beim Karies­ver­ur­sa­cher Strep­to­coc­cus mutans im Detail funktio­niert. Ihre Ergeb­nisse veröf­fent­lich­ten sie im Fachjour­nal „Plos Genetics“.

Das Bakte­rium Strep­to­coc­cus mutans gilt als Haupt­ver­ur­sa­cher von Karies und lebt im mensch­li­chen Zahnbe­lag. Dort steht es in ständi­ger Konkur­renz mit anderen Keimen, mit denen es ums Überle­ben kämpft. Nur wenn es sich ständig weiter­ent­wi­ckelt und neue Eigen­schaf­ten annimmt, kann es in diesem Kampf bestehen. Dafür integriert das Bakte­rium DNS aus seiner Umgebung in sein eigenes Genom. Die Fähig­keit dazu nennt man geneti­sche Kompetenz.

Inter­ak­tion und Kommunikation

„Dass die Kompe­tenz durch Quorum Sensing, also durch Zell-Zell-Kommu­ni­ka­tion, gesteu­ert wird, war bereits bekannt. Wir haben nun erstmals genau gezeigt, wie die dafür entschei­den­den Signale, XIP und CSP, mitein­an­der inter­agie­ren“, sagt Prof. Irene Wagner-Döbler, Leite­rin der Arbeits­gruppe Mikro­bielle Kommu­ni­ka­tion am HZI.

Darüber hinaus zeigten Wagner-Döbler und ihr Team, dass mit der Kompe­tenz auch noch ein weite­rer Mecha­nis­mus sehr eng zusam­men­hängt: die Bakte­rio­zin­syn­these. Bakte­rio­zine sind Pepti­d­an­ti­bio­tika, die andere Strep­to­kok­ken töten. „Unsere Ergeb­nisse zeigen, dass die Ausbil­dung der Bakte­rio­zine über das selbe Gen reguliert wird, das auch die Fähig­keit zur Kompe­tenz kontrol­liert“, sagt Dr. Michael Reck, Wissen­schaft­ler in der Gruppe von Wagner-Döbler und Erstau­tor der Studie.

Wie kann man die Bakte­rien bekämpfen?

Die enge Verzah­nung beider Quorum Sensing-Systeme lässt den Schluss zu, dass Strep­to­coc­cus mutans nicht nur andere Bakte­rien tötet um sich der Konkur­renz zu entle­di­gen, sondern die freiwer­dende Erbsub­stanz gleich noch nutzt, um sein eigenes Gen-Reper­toire zu erwei­tern. „Diese Fähig­keit sichert ihm das Überle­ben trotz großer Konkur­renz inner­halb seiner natür­li­chen Umgebung und erklärt, warum er so häufig auftritt“, sagt Wagner-Döbler.

Langfris­tig könnten die neuge­won­ne­nen Einbli­cke in die Mecha­nis­men außer­dem Ansatz­punkte für die Bekämp­fung des Erregers liefern. „Wenn wir genau wissen, wie ein Erreger überlebt und in seiner natür­li­chen Umgebung agiert, können wir auch Strate­gien entwi­ckeln, wie wir seine Ausbrei­tung vermin­dern“, sagt Reck.