Charakterisierung einer Sulfit-Reduktase von Acinetobacter baumannii

Abstract

Acinetobacter baumannii ist ein gram-negativer Erreger nosokomialer Infektionen, der zunehmend multiresistent ist, so dass die therapeutischen Möglichkeiten immer begrenzter werden. Kürzlich konnte gezeigt werden, dass Schwefelwasserstoff (H2S) in verschiedenen Bakterien als Signalmolekül wirkt, welches zur Resistenzausprägung gegenüber antimikrobiellen Substanzen beiträgt. Nach neueren Erkenntnissen lösen bakterizid wirkende Antibiotika oxidativen Stress durch die Entstehung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) aus. H2S kann dabei offensichtlich ROS direkt inaktivieren und zusätzlich die Aktivierung von Entgiftungsenzymen wie Superoxid-Dismutase (SOD) stimulieren. Vor diesem Hintergrund wurde die Sulfit-Reduktase (SR), die aus Sulfit H2S generiert und aus α- und β-Untereinheit besteht, in A. baumannii näher charakterisiert. Dazu wurde die ß-Untereinheit der SR zunächst in unterschiedlichen klinischen Isolaten von A. baumannii inaktiviert. Die SR-Mutanten waren auf Minimalmedium mit Sulfat als einziger Schwefelquelle nicht mehr kultivierbar. Sowohl durch Zugabe des H2S-Donors Natriumhydrogensulfid, als auch von Cystein sowie durch genetische Komplementierung des inaktivierten Genlocus konnte dieser Wachstumsdefekt kompensiert werden. Damit wurde hier gezeigt, dass die SR die einzige H2S-produzierende Reaktion in A. baumannii katalysiert. Die Inaktivierung der SR führte außerdem zu einer Virulenzabschwächung im Infektionsmodell der Wachsmottenlarve (Galleria mellonella), einer reduzierten Biofilmbildung und einer erhöhten Empfindlichkeit gegenüber verschiedenen Antibiotika-Wirkstoffklassen. Hemmstoffe gegen die SR, die in Säugern nicht vorkommt, könnten damit die Wirksamkeit gängiger Antibiotika unterstützen und gleichzeitig die Virulenz der Erreger schwächen. Die ß-Untereinheit der SR konnte in dieser Arbeit bereits erfolgreich rekombinant hergestellt werden und steht nun für strukturbiologische Arbeiten und für die weitere Wirkstoffsuche zur Verfügung. Aus Säugern ist bekannt, dass H2S als Signalmolekül über die Modifikation von Aminosäuren (Sulfhydrierung von Cystein) wirkt und so die Aktivität von Enzymen beeinflusst. Die Möglichkeit der Sulfhydrierung von Proteinen ist in Bakterien bislang jedoch noch nicht beschrieben wurden.