Mikrobiologie Wie sich Bakterien an Oberflächen festkrallen

Bakterien in einer Petrischale.

(Foto: picture alliance / AP Photo)
  • Bakterien halten sich mit Hilfe von Fangarmen überraschend stark an Oberflächen fest.
  • Forscher haben herausgefunden, wie diese starke Haftung zustande kommt.
  • Über ihre Ergebnisse berichten sie im Fachjournal Science.
Von Sophie Rotgeri

Insbesondere in Krankenhäusern sind Bakterieninfektionen ein Problem. Pro Jahr entwickeln in Deutschland mehr als 8000 Patienten eine Sepsis als Folge einer Katheterinfektion. Eine häufige Ursache sind Staphylokokken. Diese Bakterien heften sich mit regelrechten Fangarmen an Eiweißablagerungen, die sich an der Oberfläche von körperfremden Materialien wie Schläuchen bilden.

Forscher der Ludwig-Maximilians-Universität München haben zusammen mit Kollegen aus den USA jetzt herausgefunden, warum dieser Haftungsmechanismus so großen Kräften widerstehen kann und in der Fachzeitschrift Science darüber berichtet.

Viele schwache Verbindungen können in der Summe extrem stark sein

Es ist schon länger bekannt, dass einige Bakterien sich mit Hilfe von langen Anhängseln um menschliche Eiweiße wickeln können. Dabei wird das Eiweiß zwischen zwei Verdickungen eingeklemmt und vom Bakterienfortsatz wie mit einer Schnalle gesichert. Das Forscherteam um Lukas Milles hat diese Verbindung mit leicht veränderten Varianten der Stränge und Eiweiße nachgebaut, um zu verstehen, wie der Mechanismus funktioniert.

Sie stellten beispielsweise fest, dass kürzere Eiweiße zu einer nur etwas schwächeren Haftung führen. Als sie den Strang aber so veränderten, dass er sich nicht mehr festschnallen konnte, war gar keine Haftung mehr möglich.

So fanden die Wissenschaftler heraus, dass sich auf der gesamten Länge des Komplexes, in dem das menschliche Eiweiß eingeschlossen ist, viele sogenannte Wasserstoffbrücken bilden. So nennen Chemiker eine nicht feste, aber bedeutsame Anziehungskraft zwischen Wasserstoff- und Sauerstoff-Atomen. Wasserstoffbrücken sind einzeln betrachtet zwar eigentlich sehr schwache chemische Bindungen.

Sehr viele solche Verbindungen können in der Summe jedoch extrem stark sein, weil alle Brücken auf einmal durchbrochen werden müssen. Mit diesem Trick können sich die Bakterien so hartnäckig an den Eiweißablagerungen festhalten.

Das Team um Lukas Milles hofft, dass diese Erkenntnis dabei helfen kann, einen Teil der Infektionen zu verhindern. Außerdem schlagen sie vor, den Mechanismus als Inspiration für die Entwicklung von neuartigen Klebstoffen zu benutzen.

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