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Inter-kingdom Signalling: Wechselwirkung von bakteriellen Quorum Sensing-Molekülen mit menschlichen Immunzellen

Acyl-Homoserinlaktone (AHL) wie das N-(3-Oxododecanoyl)-L-homoserinlacton (3OC12-HSL, 1) gehören zu einer Gruppe von bakteriellen Molekülen, die normalerweise als Signalmoleküle eine wichtige Rolle bei der so genannten Quorum Sensing (QS) regulierten Genexpression spielen. Daneben ist allerdings bekannt, dass solche AHL auch auf eukaryotische Zellen bzw. Organismen einwirken können, was in der Literatur als Inter-kingdom Signalling beschrieben wird. Hier lösen sie vielfältige Effekte aus, die im menschlichen Bereich unter anderem zu Entzündungen und chronischen Krankheiten führen können. Auf der anderen Seite haben Untersuchun¬gen auch gezeigt, dass durch AHL Abwehrzellen des Immunsystems angelockt bzw. stimulierte werden können.

3OC12-HSL
3OC12-HSL

 

Daher interessiert uns die Frage wie beispielsweise Leukozyten solche AHL aber auch andere bakterielle Signalmoleküle wahrnehmen und mit ihnen wechselwirken. Neben der Frage, wie solche Moleküle u.a. in die Zelle gelangen stellt sich auch die Frage welche Proteine als Rezeptoren für AHL und andere QS-Moleküle in Frage kommen.

In der nachfolgenden Abbildung ist ein Schema zur Untersuchung der Wechselwirkungen von AHL mit artifiziellen Membranen (“supported lipid bilayers, SLB) unter Verwendung der Summen-frequenzspektroskopie (sum frequency generation spectroscopy, SFG) dargestellt.

Wechselwirkung
(A) Synthese von deuteriertem 3OC12-HSL 3; (B) Verfolgung der Insertion von 3 in synthetische SLB mittels SFG

 

Literatur
Jakubczyk, D. / Barth, C. / Kubas, A. / Anastassacos, F. / Koelsch, P. / Fink, K. / Schepers, U. / Brenner-Weiß, G. (2012): „Deuterium-labelled N-acyl-l-homoserine lactones (AHLs)—inter-kingdom signalling molecules—synthesis, structural studies, and interactions with model lipid membranes“. In: Analytical and Bioanalytical Chemistry 2 (2012), 403, 473-482

Barth, C. / Jakubczyk, D. / Kubas, A. / Anastassacos, F. / Brenner-Weiss, G. / Fink, K. / Schepers, U. / Bräse, S. / Koelsch, P. (2012): „Inter-Kingdom signalling: Integration, Conformation and Orientation of N-Acyl-L-Homoserine Lactones in Supported Lipid Bilayers”. In: Langmuir (2012)

Jakubczyk, D. / Merle, C. / Brenner-Weiss, G. / Luy, B. / Bräse, S. / (2012): „Deuterium and Tritium Labelling of N-Acyl-L-homoserine Lactones (AHLs) by Catalytic Reduction of a Double Bond in the Layer-by-Layer Method”. In: European Journal of Organic Chemistry 23 (2012), 5323-5330