Einer Forschungsgruppe des Würzburger Helmholtz-Instituts für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI) und der University of California, Berkeley, USA ist die Identifikation einer sRNA gelungen, die die Empfindlichkeit des Darmkeims Bacteroides thetaiotaomicron für spezifische Antibiotika moduliert. Diese Erkenntnisse könnten zur Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen beitragen und als Grundlage für innovative Therapien bei Darmerkrankungen dienen.
Der Darm spielt eine entscheidende Rolle für das Wohlbefinden des Menschen. Als komplexes Ökosystem unzähliger Mikroorganismen kann die Darmmikrobiota durch Faktoren wie Ernährungsumstellung, Medikamenteneinnahme oder Gallensalze beeinflusst werden – mit Auswirkungen auf die Gesundheit.
Zu den dominierenden Bakterienarten im menschlichen Darm gehören Bacteroides thetaiotaomicron. Diese Mikroben spalten Mehrfachzucker bei der Verdauung und sind für die Gesundheit des Menschen nützlich. Gleichzeitig können sie aber auch Infektionen begünstigen, wenn das intestinale Gleichgewicht gestört ist, zum Beispiel nach einer Antibiotikabehandlung. Die molekularen Mechanismen, die es diesen Darmkeimen ermöglichen, sich an ihre Umgebung bestmöglich anzupassen, sind jedoch weitgehend unbekannt.
„Meine Gruppe und ich wollen verstehen, wie sich Bacteroides thetaiotaomicron an veränderte Bedingungen im Darm anpassen“, fasst Alexander Westermann das Ziel der Studie zusammen, die in der Fachzeitschrift Nature Microbiology erschienen ist. Der Initiator der wissenschaftlichen Arbeit ist Forschungsgruppenleiter am HIRI, einem Standort des Braunschweiger Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Kooperation mit der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU).
Um die Netzwerke der Transkription – der Umschreibung von DNA in RNA – in Bacteroides thetaiotaomicron zu beleuchten, haben die HIRI-Wissenschaftler:innen in Zusammenarbeit mit Forschenden der University of California, Berkeley, in den USA Transkriptionseinheiten kartiert und Profile ihrer Expressionsniveaus unter verschiedenen experimentellen Bedingungen erstellt. Der Vergleich dieser Expressionswerte mit Literaturdaten zur Fitness von genetisch veränderten Bakterienvarianten ermöglichte dem Forschungsteam einen ganzheitlichen Blick auf die regulatorischen Netzwerke und die funktionelle Rolle von sRNAs bei der bakteriellen Anpassung. „Unsere Erkenntnisse bieten neue Einblicke in das komplexe Zusammenspiel zwischen Umweltfaktoren, Genexpression und bakterieller Fitness“, sagt Westermann, der zudem eine Professur an der JMU innehat.
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