RNA-Schwamm kontrolliert bakterielle Kommunikation

Forschende des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“ und der Universität Jena konnten einen RNA-Schwamm identifizieren, der die Dynamiken des Quorum Sensing und der damit einhergehenden Bildung von Biofilmen beim Bakterium Vibrio cholerae kontrolliert. Cholerabakterien bilden erst ab einer gewissen Zelldichte, die sie mittels Quorum Sensing ermitteln, den krankheitsverursachenden Biofilm. Ihre Ergebnisse veröffentlichte das Team um Professor Kai Papenfort in der Fachzeitschrift Nature Communications.

Bei Vibrio cholerae, dem Auslöser der Cholera, spielen mikrobielle Kommunikationsmechanismen, auch bekannt als Quorum Sensing, eine entscheidende Rolle bei der Produktion von Virulenzfaktoren und beeinflussen somit die Infektiosität der Bakterien. Die Forschenden um den Jenaer Professor Kai Papenfort beschäftigen sich intensiv mit den Vorgängen während dieses bakteriellen Kommunikationsprozesses. So entdeckten sie in der Vergangenheit bereits einige Beispiele dafür, dass bestimmte kleine regulatorische RNAs (sRNAs) eine grundlegende Rolle für die Steuerung des Quorum Sensing und der Virulenz von Vibrio cholerae spielen.

 „Die regulierende Rolle dieser kleinen RNAs war uns bisher eher beispielhaft bekannt und es fehlten globale Studien dazu“, sagt Papenfort. „In unserer Sequenzierung fanden wir zahlreiche unbekannte Interaktionen, die uns wiederum zur Entdeckung von einigen sRNA-Schwämmen führten“, so Papenfort weiter. Diese RNA-Schwämme gehören zu einer Klasse von Regulatoren, die mit anderen kleinen RNAs interagieren, um deren Wirkung aufzuheben.

Papenfort und sein Team untersuchten einen dieser sRNA-Schwämme, QrrX genannt, genauer. „Dabei konnten wir feststellen, dass der QrrX-Schwamm einen erheblichen Einfluss auf das Quorum Sensing und die Biofilmbildung von Vibrio cholerae hat“, erläutert Papenfort. Quorum Sensing und damit die Kommunikation der Bakterien zu verstehen, bietet laut dem Wissenschaftler die Möglichkeit aktiv in die Kommunikation eingreifen zu können: „Wenn wir die Sprache der Mikroorganismen verstehen, könnten wir zum Beispiel verhindern, dass die Cholerabakterien ihr Virulenzprogramm starten, weil wir ihnen vormachen, dass sie noch nicht genügend Artgenossen um sich versammelt haben.“

Mit den Erkenntnissen aus dieser Studie leisten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Papenfort einen wichtigen Beitrag zur Erforschung des Mikroversums im Exzellenzcluster „Balance of the Microverse“ der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Dessen Ziel ist es, ein ganzheitliches Verständnis für Mikroorganismen, ihrer Interaktion und Kommunikation untereinander, sowie mit ihrer Umwelt zu schaffen.