Coole Bakterien - wissenschaft.de
Anzeige
Anzeige

Umwelt+Natur

Coole Bakterien

escherichiacoli.jpg
Speziell gezüchtete Escherichia-coli-Bakterien (hier: elektronenmikroskopische Aufnahme von Dünnschnitten) halten Temperaturen von 48,5 Grad aus. Allerdings wachsen sie langsamer als ihre Vorfahren. Bild: Jeannette Winter/TU München
Mit der Produktion von Hitzeschutzproteinen passen sich Bakterien an höhere Temperaturen an. Allerdings kostet der Schutz Kraft: Die Mikroorganismen wachsen dadurch langsamer. Das hat ein Forscherteam der Technischen Universität München (TUM) festgestellt, als es durch Züchtung das Bakterium Escherichia coli an ein Überleben bei Temperaturen von über 48,5 Grad Celsius gewöhnte ? 11,5 Grad mehr als die übliche Wohlfühltemperatur. Die Mikroben produzieren bei Hitze das Protein GroE. Diese wiederum stabilisiert andere Proteine, die bei hohen Temperaturen ihre Form verlieren.

Das Darmbakterium Escherichia coli ist eines der wichtigsten Arbeitspferde der Biotechnologie. Es vermehrt sich schnell und produziert Insulin sowie viele weitere pharmazeutisch wichtige Stoffe. Normalerweise fühlt sich das Bakterium bei 37 Grad Celsius am wohlsten. Höhere Temperaturen verursachen dem Organismus Stress, Temperaturen über 46 Grad Celsius sind bereits tödlich. Die Wissenschaftler haben nun an Escherichia-coli-Bakterien untersucht, wie sich Organismen durch Evolution an höhere Temperaturen anpassen.

Die Forscher um die Biochemikerin Winter haben Escherichia coli durch Evolution über mehrere Jahre hinweg stufenweise eine höhere Hitzeresistenz angezüchtet: Die Bakterien wachsen mittlerweile bei Temperaturen von 48,5 Grad Celsius. Hier scheint aber für den Organismus eine natürliche Grenze zu existieren. Im Vergleich zu den Vorfahren enthielten die hitzeresistenten Bakterien das als Hitzeschutz bekannte Protein GroE schon bei normalen Bedingungen in 16-fach höherer Konzentration. Allerdings hat die Hitzeresistenz ihren Preis: Da der Organismus durch den andauernden Stress Veränderungen im Erbgut trägt und sehr viel Energie in die Produktion von Hitzeschutzproteinen steckt, wächst er insgesamt langsamer als seine Vorfahren.

GroE gehört zu den sogenannten Chaperonen: Diese Proteine helfen frisch hergestellten Proteinen, sich korrekt zu falten. Jedes Protein besteht aus einer langen Kette von Aminosäuren. Erst durch kunstvolle Faltung zu einer dreidimensionalen Struktur wird daraus das funktionierende Protein. Im Falle des Bakteriums Escherichia coli festigte GroE Proteine, die bei höheren Temperaturen instabil werden und brachte sie wieder in ihre funktionale Form. ?Die Fähigkeit der hitzeresistenten Bakterien, wesentlich höhere Konzentrationen an GroE produzieren zu können, ist ein entscheidender Faktor für die Überlebensfähigkeit unter diesen Bedingungen?, erklärt Jeannette Winter.

Die Untersuchung liefert auch Hinweise darauf, wie sich Organismen an veränderte Umweltbedingungen anpassen. Dies könnte neue Wege für die gezielte Züchtung von Organismen für spezielle Aufgaben öffnen: ?Das sind nicht nur Bakterien zur Produktion von pharmazeutisch interessanten Proteinen, sondern beispielsweise auch Bakterien, die unter harten Umweltbedingungen Umweltgifte abbauen können?, erklärt Winter.

Anzeige

Jeannette Winter (Technische Universität München) et al.: Journal of Biological Chemistry, doi: 10.1074/bjc.M110.103374 ddp/wissenschaft.de ? Rochus Rademacher
Anzeige

bild der wissenschaft | Aktuelles Heft

Anzeige

Aktueller Buchtipp

Sonderpublikation in Zusammenarbeit  mit der Baden-Württemberg Stiftung
Jetzt ist morgen
Wie Forscher aus dem Südwesten die digitale Zukunft gestalten

Wissenschaftslexikon

Spe|zi|es  〈f.; –, –〉 1 〈biolog. Systematik〉 = Art (7) 2 〈Pharm.〉 Teegemisch ... mehr

Te|le|fon|buch  〈n. 12u〉 Verzeichnis der Inhaber eines Telefonanschlusses innerhalb einer Stadt mit Adresse u. Rufnummer; Sy Fernsprechbuch ... mehr

flau|ta|to  〈Mus.; Vortragsbez. für Streicher〉 mit flötenartigem Klang (zu spielen); oV flautando ... mehr

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige