16.08.2019

MpsAB – wichtig für die Virulenz von Staphylococcus aureus und das Wachstum bei atmosphärischer Kohlendioxid-Konzentration

Einleitung

Bereits 1935 berichtete G.P. Gladstone von der University of Oxford, dass Kohlendioxid (CO2) ein wesentlicher Faktor für das Wachstum von Bakterien ist. Erst viele Jahre später wurden CO2-abhängige Staphylococcus aureus-Bakterien aus Abszessen und Osteomyelitis isoliert. Sie bildeten winzige Kolonien und wurden daher auch als Zwergstämme bezeichnet, heute würde man 'small colony variants' dazu sagen. Seit den frühen 1970er-Jahren wurde diese CO2-Abhängigkeit von Staphylokokken zum Teil aufgrund der routinemäßigen Kultivierung klinischer Isolate in CO2-Inkubatoren weitgehend übersehen.

Neue zusätzliche Erkenntnis

Lebewesen, die sich vom gasförmigen Kohlendioxid der Luft ernähren, benötigen Enzymsysteme, die das Kohlendioxid in der Zelle festhält und am Entweichen hindert. Zu diesen Lebewesen gehören Pflanzen und die autotrophen Bakterien. Die neue zusätzliche Erkenntnis in unserer Publikation ist, dass wir einen CO2/Bikarbonat-Transporter gefunden haben, der überraschenderweise bei fast allen Bakteriengruppen verbreitet ist – bei unseren Haut- wie auch unseren Darmbakterien. Wenn dieser Transporter nicht vorhanden ist, können die Bakterien bei dem geringen CO2-Gehalt der Atmosphäre von 0.04 % kaum wachsen. Dies bestätigt die bereits vor mehr als 80 Jahren gemachte Erkenntnis, dass CO2 ein wesentlicher Faktor für das Wachstum von Bakterien ist. Wir konnten auch zeigen, dass in Abwesenheit dieses Transporters pathogene Bakterien weniger Toxine machen und weniger virulent sind.

Schlussfolgerung

In unserer Publikation zeigen wir, dass CO2 nicht nur für die autotrophen und CO2-fixierenden Bakterien wichtig ist, sondern auch für die meisten anderen Bakterien. MpsAB stellt ein CO2/Bikarbonat-Konzentrationssystem dar, das für die Fitness und Pathogenität wichtig ist.

Friedrich Götz

Publikation:

Fan, S.H., P. Ebner, S. Reichert, T. Hertlein, S. Zabel, A.K. Lankapalli, K. Nieselt, K. Ohlsen & F. Götz, (2019) MpsAB is important for Staphylococcus aureus virulence and growth at atmospheric CO2 levels. Nat Commun 10: 3627. https://www.nature.com/articles/s41467-019-11547-5