Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Humboldt-Universität zu Berlin hat einen bedeutenden Fortschritt im Verständnis der mikrobielle Beweglichkeit erzielt. Am 9. Juli 2025 veröffentlichten die Wissenschaftler ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature Microbiology und beleuchten damit die Struktur der bakteriellen Geißel (Flagellum), ein Rätsel, das die Mikrobiologie seit den 1950er-Jahren beschäftigt. Die Entschlüsselung des Aufbaus dieser komplexen makromolekularen Maschine könnte weitreichende Folgen für die Entwicklung neuer antimikrobieller Strategien und synthetischer Nanomaschinen haben, wie hu-berlin.de berichtet.
Das bakterielle Flagellum, das aus einem Basalkörper, einem Haken und einem langen extrazellulären Filament besteht, ermöglicht Mikroorganismen wie Salmonella enterica und Campylobacter jejuni eine gezielte Fortbewegung. Die Forscher klärten zudem Klarheiten über den Aufbau und die Einfügung von Flagellin-Molekülen in das Filament. Dazu wurde die Kryo-Elektronenmikroskopie eingesetzt, um die Flagelle von Salmonella mit nahezu atomarer Auflösung darzustellen.
Revolutionierung der Mikrobiologie
Ein zentraler Punkt der Entdeckung ist die Darstellung des Flagellums in einem aktiven und korrekt gefalteten Zustand. Rosa Einenkel, Erstautorin der Publikation, beschreibt den Mechanismus des Einbaus neuer Flagellin-Moleküle als ein „molekulares Ballett“, in dem sich die Filamentkappe dreht und anpasst, um die Moleküle korrekt einzufügen. Darüber hinaus fungiert die Verbindung zwischen Haken und Filament als Puffer für mechanische Belastungen, was die Technik der bakteriellen Fortbewegung stark beeinflusst.
Die Bedeutung dieser Erkenntnisse zeigt sich nicht nur in der Mikrobiologie. Forscher verwenden ähnliche Prinzipien, um biologische Nano-Maschinen zu verstehen, die unterschiedliche essentielle Aufgaben in Zellen erfüllen. Beispielsweise regulieren Ribosomen als Protein-Komplexe den Zusammenbau von Proteinen aus deren Bausteinen, während Chloroplasten in Pflanzenzellen Sonnenenergie in chemische Energie umwandeln, die alle Lebensprozesse antreibt, wie simplyscience.ch erläutert.
Künftige Perspektiven
Das Verständnis der Funktionsweise biologischer Systeme ist entscheidend für die Medizin und Pharmakologie. Hier gibt es das Potenzial, neue Antibiotika und Medikamente zu entwickeln. Forscher der Universität Osaka haben in diesem Kontext ebenfalls Untersuchungen zum Zusammenbau der Exporttor-Apparatur in Salmonella durchgeführt, um herauszufinden, wie Bakterien eukaryontische Zellen infizieren und neue Zielstrukturen für Medikamente zu identifizieren, so scienceaq.com.
Der bakterielle Flagellum ist als eine der ältesten Nanomaschinen in der Biologie und spielt eine Schlüsselrolle bei der Bewegung von Bakterien. Die funktionsähnlichen Strukturen zu den Injektionsvorrichtungen von Bakterien eröffnen neue Perspektiven in der medizinischen Forschung, da die wissenschaftlichen Erkenntnisse über diese Strukturen vielversprechende Ziele für die Entwicklung neuer Medikamente darstellen könnten.
