Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Genomprojekt am Archaeon Haloferax volcanii

28.07.2000


... mehr zu:
»Archaea »Enzym »Genom »Genomprojekt »Haloferax
Die das Extreme lieben
Über ein Genomprojekt am Archaeon Haloferax volcanii

Die traditionelle Einteilung der Lebewesen in Eukaryonten und Prokaryonten ist vor etwa zwei Jahrzehnten zu einer dreigliedrigen Systematik erweitert worden: den Archaea, vordem Archaebakterien genannt, wurde der Status stammesgeschichtlicher Eigenständigkeit attestiert. Unter Prokaryonten werden - fast ausschließlich einzellige - Organismen verstanden, die zwar über Desoxyribonucleinsäure als Genträger verfügen, aber keine Zellstruktur mit Chromosomen und Zellkern ausbilden. Die Bakterien und Blaualgen sind Prokaryonten, während alle anderen Lebewesen zu den Eukaryonten gehören.

Carl Woese und Otto Kandler waren es, die 1977 darauf hinwiesen, daß die Archaea mit Rücksicht auf ihre originale genetische Organisation als eigenständige Lebensform zu gelten haben. Archaea sind extremophil, das heißt sie leben vorwiegend an Orten mit extremen Bedingungen: hohen (Thermophile) und niedrigen Temperaturen (Psychrophile), hohen Salzkonzentrationen (Halophile), hohem Druck (Barophile) sowie in sauren (Acidophile) und basischen Milieus (Alkalophile). Vom Studium der archaealen molekularbiologischen Mechanismen werden wichtige Erkenntnisse in Hinsicht darauf erwartet, welche Strukturen und Eigenschaften die stoffwechseltragenden Enzyme haben müssen, um unter Extrembedingungen funktionsfähig zu bleiben. Darüber hinaus sollen diese Untersuchungen auch Aufschluß darüber geben, inwieweit der Zellkern der Eukaryonten in den Archaea Vorläuferformen hat.

Zu den Zentren, die sich mit diesen Fragestellungen auseinandersetzen, gehört Ulm. Seit längerem werden dazu in der Abteilung Molekulare Botanik (Leiter Prof. Dr. Axel Brennicke) der Universität Ulm Untersuchungen durchgeführt, die künftig von der Volkswagen-Stiftung gefördert werden. PD Dr. Anita Marchfelder erhält hier für den Aufbau einer eigenen Arbeitsgruppe 1,9 Mio. DM.

Bei der Sequenzierung der archaealen Genome hat sich gezeigt, daß sie neben Archaea-typischen auch bakterien- sowie überraschenderweise eukaryontenähnliche Gene enthalten. Das Genom der Archaea ist also ein Mosaik aus drei verschiedenen Elementen. Seine Erforschung kann wegen der deutlichen Verwandtschaft der Archaea zu den komplexeren Lebensformen der Eukaryonten womöglich deren Natur und Evolution besser verstehen helfen. Neben den evolutionären Aspekten verspricht die Forschung an den Archaea aber insbesondere neue Erkenntnisse über deren typische Eigenschaften. Das Leben unter extremen Bedingungen erfordert Enzyme, die entsprechend angepaßt sind. Noch ist unklar, wie die Extremophilen diese Anpassungen bewerkstelligen.

Als Modellorganismus hat Dr. Marchfelder das halophile (salztolerante) Archaeon Haloferax volcanii gewählt, dessen tRNA-prozessierende Enzyme untersucht werden sollen. Über die RNA- und insbesondere die tRNA-Reifung, zentrale lebenswichtige Vorgänge in der Zelle, ist in Archaea sehr wenig bekannt. So weiß man auch nicht, ob diese Prozesse Archaea-typisch ablaufen oder ob sie dem bakteriellen oder eukaryontischen Muster folgen. Die tRNA (Transfer-Ribonukleinsäure) stellt einen Hauptbeteiligten der Proteinbiosynthese dar, ohne die kein Organismus lebensfähig ist. Transfer-RNA wird zur Translation gebraucht. Translation heißt der Vorgang der genetischen Dekodierung: die Messenger-RNA bringt vom genetischen Code der DNS den Bauplan für das jeweilige Eiweiß mit. An ihr lagert sich komplementär die Transfer-RNA an, wodurch die von der tRNA transportierten Aminosäuren in eine für das herzustellende Eiweiß charakteristische Reihenfolge gebracht werden.

Mit den von der Volkswagen-Stiftung geförderten Arbeiten wollen Dr. Marchfelder und ihre Gruppe Aufschluß über diese Prozesse sowie über die charakteristischen Proteinstrukturen in Haloferax volcanii gewinnen, auf die die Salztoleranz zurückzuführen ist. Dazu werden gentechnische Eingriffe in die Bereiche des Genoms von Haloferax volcanii vorgenommen, die für die zur tRNA-Reifung erforderlichen Enzyme codieren. Durch Analysen der Gesamtheit der Proteine, des sogenannten Proteoms, läßt sich dann feststellen, welche Stoffwechselvorgänge von den jeweiligen Mutationen betroffen sind. Aus diesen Erkenntnissen sollen sich künftig Möglichkeiten ergeben, solche Extremtoleranzen auch auf andere Proteine zu übertragen, die für wirtschaftliche oder wissenschaftliche Zwecke über derartige Chrakteristiken verfügen müssen. Ein gängiges Beispiel für wirtschaftliche Anwendungen sind Waschmittelenzyme, die bei 95° C und unter alkalischen Bedingungen (Seife) wirkungsvoll etwa Schokoladenflecken entfernen können.

Peter Pietschmann |

Weitere Berichte zu: Archaea Enzym Genom Genomprojekt Haloferax

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Nesseltiere steuern Bakterien fern
21.09.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Die Immunabwehr gegen Pilzinfektionen ausrichten
21.09.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

OLED auf hauchdünnem Edelstahl

21.09.2017 | Messenachrichten

Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik

21.09.2017 | Physik Astronomie

In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät

21.09.2017 | Geowissenschaften