Bakterium schreibt die Genregulation von Wirtszellen um
Ein Bakterium, das Lungenentzündungen und sexuell übertragbare Infektionen verursacht, tut etwas Unerwartetes: Es sabotiert die Art und Weise, wie Wirtszellen ihre Gene regulieren – indem es Enzyme außer Gefecht setzt, die normalerweise DNA-Markierungen entfernen. Das Ergebnis ist eine grundlegende Störung der zellulären Identität.
Chlamydia trachomatis ist ein weit verbreitetes Bakterium, das Zellen von innen befällt. Es stiehlt der Wirtszelle Nährstoffe, um das eigene Wachstum anzutreiben. Doch die Studie, veröffentlicht in eLife, zeigt, dass der Schaden über diesen Nährstoffraub hinausgeht. Das Bakterium greift auch Histone an – jene Proteine, um die die DNA gewickelt ist und die bestimmen, welche Gene aktiv sind. Konkret werden die Histone hypermethyliert: Sie häufen zu viele chemische Markierungen (Methylgruppen) an, die normalerweise die Genaktivität steuern.
Wie das Bakterium die Chemie der Wirtszelle manipuliert
Histon-Methylierung und deren Entfernung (Demethylierung) halten sich in einer gesunden Zelle die Waage. Chlamydia bringt dieses Gleichgewicht auf indirektem Weg durcheinander. Es verbraucht Stoffwechselprodukte der Wirtszelle, wodurch die Succinat-Konzentration im Zellkern ansteigt. Succinat blockiert jene Enzyme, die Methyl-Markierungen von den Histonen ablösen. Diese Enzyme benötigen außerdem Eisen, dessen Verfügbarkeit das Bakterium ebenfalls verringert. Als Forschende Zellkulturen mit zusätzlichen Kofaktoren versorgten, nahm die Hypermethylierung ab. Das deutet darauf hin, dass der Mechanismus aktiv und – zumindest im Labor – umkehrbar ist.
Epigenetische Veränderungen, also Veränderungen der Genregulation ohne Eingriff in die DNA-Sequenz selbst, sind normalerweise vorübergehend und korrigierbar. Chronische Infektionen könnten diese Umkehrbarkeit jedoch aufheben. Ob die in dieser Studie beschriebenen Veränderungen nach dem Abklingen der Infektion vollständig zurückgehen, lässt sich den Daten nicht entnehmen.
Bezug zur Longevity-Forschung und zu chronischen Infektionen
Für die Longevity-Forschung wirft diese Arbeit eine weiterreichende Frage auf: In welchem Ausmaß tragen frühere Infektionen zu dauerhaften Veränderungen in der Genregulation bei? Wenn Bakterien die Histon-Methylierung von Wirtszellen nachhaltig stören können, hätte das möglicherweise langfristige Konsequenzen für das zelluläre Altern und die Gewebegesundheit. Dieser Gedankengang geht allerdings über die Studie selbst hinaus, die Infektionsmechanismen in Zellkulturen und einem Mausmodell untersuchte – nicht das Altern.
Suchbegriffe für weitere Recherchen: histone methylation infection epigenetics, succinate demethylase inhibition host cell, Chlamydia epigenetic modification chromatin