Nukleotidtransporter in intrazellulär und frei lebenden Bakterien

Über lange Zeit wurde angenommen, dass Nukleotidtransporter (NTTs) ausschließlich in obligat intrazellulär lebenden bakteriellen Vertretern der Chlamydien und Rickettsien (hierunter befinden sich sehr viele für den Menschen pathogene Bakterien, die schwere Krankheiten hervorrufen) und in pflanzlichen Plastiden existieren.

Plastidäre Nukleotidtransporter dienen nach heutiger Auffassung der Energieversorgung des Organells. Diese Transporter katalysieren den Import von energiereichem ATP und im Gegenzug den Export von energieärmerem ADP. In den intrazellulär lebenden Bakterien sind die katalytischen Eigenschaften der Nukleotidtransporter vielfältiger. Über diverse Nukleotidtransporter, die sehr unterschiedliche Substratspektren aufweisen können, ist das parasitische Bakterium in der Lage einen großen Pool an Stoffwechselintermediaten auszubeuten. Im Laufe der Evolution kam es zu einer extremen Spezialisierung und Anpassung der intrazellulär lebenden Bakterien an die Wirtszelle. Dieses wird bereits durch die Untersuchung der Nukleotidtransporter aus Protochlamydia amoebophila deutlich. Das endosymbiontisch lebende Bakterium Protochlamydia amoebophila besitzt fünf Nukleotidtransporter, die für die Aufnahme von ATP und ADP, aber auch von DNA- und RNA-Bausteinen, sowie Nukleotidderivaten aus der Wirtszelle essentiell sind. Die Stoffwechselwege zur Biosynthese dieser Komponenten wurden im Zuge der Entwicklung spezialisierter Nukleotidtransporter in Protochlamydia amoebophila vollständig eliminiert, was zu einer zwangsläufigen Abhängigkeit des Bakteriums von der Wirtszelle führte. Ein Schwerpunkt unserer Arbeiten ist die Identifizierung der molekularen Basis der spezifischen biochemischen Eigenschaften (Breite des Substratspektrums, Transportmodus u. a.) von unterschiedlichen NTTs.

Durch heterologe Expression der NTTs in E. coli lassen sich große Mengen der Zielproteine herstellen. Die Reinigung und Rekonstitution rekombinanter NTTs zusammen mit anschließenden Transportmessungen stellen ein System mit großer Durchsatzleistung dar, mit welchem ein Screening nach Wirkstoffen vorgenommen werden kann. Da in Menschen und Tieren keine NTTs existieren, ist die Suche nach NTT-spezifischen Inhibitoren eine interessante Herausforderung auf dem Weg zur Behandlung unterschiedlicher Krankheiten (Mikrosporidien-, Rickettsien- und Chlamydieninfektionen).