Klebsiella pneumoniae ist einer der h?ufigsten und gef?hrlichsten bakteriellen Krankheitserreger, der im Menschen Infektionen des Magen-Darm-Traktes, Lungenentzündungen, Wundinfektionen bis hin zu Blutvergiftungen ausl?sen kann. Um Klebsiella in Zukunft besser begegnen zu k?nnen, hat ein Forschungsteam des Exzellenzclusters Balance of the Microverse der Universit?t Jena die Bakterien unter die molekularbiologische Lupe genommen: Dabei hat es die Bedeutung einer kleinen, nicht-kodierenden Ribonukleins?ure (kurz: sRNAs, vom Englischen: small ribonucleic acids) für die Genregulation von K. pneumoniae aufgedeckt. ?ber ihre Erkenntnisse berichten sie im Fachjournal ?Proceedings of the National Academy of Sciences“.

?Klebsiella ist aus mehreren Gründen ein für die Forschung relevantes Bakterium. Zum einen ist dieser Keim in der Klinik problematisch, denn Klebsiella ist sehr anpassungsf?hig, in der Lage sich schnell zu vermehren und neben den vorhandenen, natürlichen Resistenzen gegen verschiedene antibiotische Wirkstoffe auch kontinuierlich weitere Resistenzen zu erwerben. Zum anderen ist über die Genregulation in Klebsiella wenig bekannt, vor allem im Vergleich zu nah verwandten Spezies wie E. coli oder Salmonella“, sagt Dr. Kathrin Fr?hlich, die Studienleiterin und Nachwuchsgruppenleiterin für RNA-Biologie der Bakterien an der Universit?t Jena. Gemeinsam mit einem Team aus Wissenschaftlern des Exzellenzclusters untersuchte sie das Transkriptom von Klebsiella auf der Suche nach bisher unbekannten sRNAs und Hinweisen auf deren Funktionen.

?Dabei haben wir neben vielen sRNAs, die bereits aus verwandten Bakterien bekannt waren auch über 50 neue potenzielle Regulatoren gefunden“, so der Erstautor der Studie Eric Ruhland, Doktorand am Jenaer Exzellenzcluster Balance of the Microverse. Die Interaktionspartner all dieser sRNAs ermittelten die Forschenden mittels einer auf Hochdurchsatz-Sequenzierung basierenden Methode.

Selber die Zellteilung unterbrechen

Bei der Untersuchung der so identifizierten RNA-Paarungen erweckte die sRNA DinR das besondere Interesse der Forschenden um Ruhland und Fr?hlich. ?Wir konnten schlie?lich herausfinden, dass DinR von der Zelle produziert wird, wenn DNA-Sch?den auftreten. Unter dieser Bedingung hemmt DinR die Bildung von FtsZ, einem für die Zellteilung wichtigen Strukturprotein“, so Ruhland. DinR kontrolliert damit einen weiteren, bisher unbekannten Mechanismus, mit dem die Bakterien die Zellteilung unterbrechen k?nnen, falls Defekte am Erbgut vorhanden sind. Dies dient dazu, der Zelle Zeit zu verschaffen und das gesch?digte Genom zu reparieren, bevor es an eine weitere Generation des Bakteriums weitergegeben wird – aus evolution?rer Sicht ein Mechanismus, der dazu dient, m?glichst gesunde Nachkommen zu produzieren.

?Die Reparatur der DNA ist aber fehleranf?llig und es kommt in dieser Stresssituation zu einer h?heren Mutationsrate“, sagt Fr?hlich. Diese Ver?nderungen des Erbgutes k?nnen mitunter zu neuen Antibiotikaresistenzen führen oder die Widerstandsf?higkeit der Bakterien ver?ndern. ?Wir m?chten zukünftig verstehen, wie genau Klebsiella mit der DNA-Sch?digung umgeht, und welche Rolle sRNAs für die vergleichsweise hohe Anpassungsf?higkeit der Bakterienspezies spielen, durch die Klebsiella vor allem im klinischen Bereich immer problematischer wird“, sagt die Nachwuchsgruppenleiterin. ?Mit dieser Studie tragen wir zu einem besseren Verst?ndnis für die grundlegenden molekularbiologischen Prozesse in Klebsiella bei, aus dem sich auch Wege er?ffnen k?nnen, Infektionen gezielter zu behandeln.“