Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Manche mögen es heiß und sauer

17.02.2006


Biologen der TU Darmstadt in "Science" über den Schwefelstoffwechsel



Sie lieben Wärme und ernähren sich äußerst genügsam - von Schwefel, Sauerstoff, Kohlendioxid, ein paar Mineralien und Spurenelementen. Forscher der TU Darmstadt haben mit portugiesischen Kollegen neue Facetten der überaus nützlichen Archaea (auch als Archaebakterien bekannt) der Art Acidianus ambivalens erschlossen. Ihre Ergebnisse sind in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift "Science" beschrieben.



Schwefel gehört zu den wichtigen Bausteinen von Biomolekülen. Außerdem können viele Mikroorganismen aus der Umsetzung von Schwefel die Energie gewinnen, die sie zum Wachstum benötigen. Sie haben somit einen erheblichen Anteil am weltweiten bio-geochemischen Schwefelkreislauf. Schwefel ist auch ein wichtiger Bestandteil der Gase, aus denen heiße vulkanische Quellen geheizt werden. Die Schwefeloxidation durch die Mikroorganismen führt zur Bildung großer Mengen an Schwefelsäure - bei Temperaturen von 80 bis 100?C. Unter diesen Bedingungen fühlen sich auch die von den Biologen Tim Urich und Arnulf Kletzin vom Institut für Mikrobiologie und Genetik der TU Darmstadt untersuchten Objekte am wohlsten.

Die Forscher befassten sich mit der Frage, wie die Schwefeloxidation von Acidianus ambivalens auf der Ebene der Moleküle funktioniert, welche Enzyme beteiligt sind und welche Form und Gestalt sie haben: Der Weg der Schwefeloxidation zu Schwefelsäure erfolgt in mehreren Schritten. Ein sehr großes Enzym, genannt Schwefeloxygenase/-Reduktase (SOR), produziert in einer sauerstoffabhängigen Reaktion die Zwischenprodukte schwefelige Säure und Schwefelwasserstoff aus Schwefel. Die dreidimensionale Struktur des Enzyms konnten die Wissenschaftler jetzt aufklären. Die SOR ist aus 24 Kopien derselben Untereinheit aufgebaut, die zusammen eine große und ästhetisch ansprechende Hohlkugel mit einem Durchmesser von 15 nm bilden. Das Innere der Kugel stellt ein einen kleinen, von dem Zellinneren abgeschotteten Reaktionsraum dar, in dem vermutlich andere Bedingungen als außerhalb herrschen. Der Schwefel muss in dass Innere der Hohlkugel gelangen, und von dort aus in kleinere Hohlräume der einzelnen Untereinheiten, den aktiven Zentren des Enzyms, wo die Reaktion stattfindet. Hier befindet sich jeweils ein Eisenatom und Cysteinpersulfid, eine wiederum modifizierte Aminosäure, die ein zusätzliches Schwefelatom enthält. Beides ist zwingend notwendig für ein Funktionieren des Enzyms.

Schwefeloxidation kommt nicht nur unter den genannten Bedingungen vor, sondern überall dort, wo schwefelhaltige Erze oder Abraumhalden von Bergwerken mit Wasser in Kontakt kommen. Dies ist Problem und Chance zugleich. Ein Problem, da solche sauren Sickerwässer mit hohen, möglicherweise giftigen Schwermetallgehalten eine ökologische Gefahr sind. Eine Chance, weil man metallhaltige Abwässer mikrobiell auslaugen und so Metalle selbst aus Abräumen mit niedrigem Erzgehalt gewinnen kann. Thermophile Mikroorganismen ähnlich A. ambivalens werden z.B. bei der Laugung von Kupfer aus Chalcopyriterzen (CuFeS2) eingesetzt. Die Versuche sollen auch zur Aufklärung dieser Laugungsprozesse beitragen.

Zu den Autoren:
Tim Urich, Jahrgang 1974, studierte in Darmstadt Biologie. Die Veröffentlichung in "Science" ist Teil seiner Doktorarbeit, die er 2005 erfolgreich "mit Auszeichnung" abschloss. Während seiner Arbeit forschte er zehn Monate in Portugal mit Partnern am Instituto de Tecnologia Química e Biológica in Oeiras (20 km westlich von Lissabon), um die Strukturaufklärung von Proteinen zu erlernen und durchzuführen.
Arnulf Kletzin, Jahrgang 1960, studierte in Göttingen und Kiel Biologie, promovierte in München bzw. Martinsried am Max-Planck Institut für Biochemie in der AG von Prof. Wolfram Zillig, einem der Pioniere der Archaea-Forschung, Nach einer Postdoc-Zeit in Athens (Georgia, USA) kam er vor zehn Jahren nach Darmstadt. Er erforscht mit einer Arbeitsgruppe den Schwefelstoffwechsel.

feu 17.2. 2006, PM 30-2006

Jörg Feuck | idw
Weitere Informationen:
http://biosun.bio.tu-darmstadt.de/kletzin/Kletzin.html

Weitere Berichte zu: Enzym Mikroorganismus Schwefel Schwefelsäure

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bauchspeicheldrüsenkrebs: Forschungsgruppe erprobt erfolgreich neue Diagnose- und Therapieansätze
29.05.2017 | Wilhelm Sander-Stiftung

nachricht Designerviren stacheln Immunabwehr gegen Krebszellen an
26.05.2017 | Universität Basel

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: Neue Methode für die Datenübertragung mit Licht

Der steigende Bedarf an schneller, leistungsfähiger Datenübertragung erfordert die Entwicklung neuer Verfahren zur verlustarmen und störungsfreien Übermittlung von optischen Informationssignalen. Wissenschaftler der Universität Johannesburg, des Instituts für Angewandte Optik der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) präsentieren im Fachblatt „Journal of Optics“ eine neue Möglichkeit, glasfaserbasierte und kabellose optische Datenübertragung effizient miteinander zu verbinden.

Dank des Internets können wir in Sekundenbruchteilen mit Menschen rund um den Globus in Kontakt treten. Damit die Kommunikation reibungslos funktioniert,...

Im Focus: Strathclyde-led research develops world's highest gain high-power laser amplifier

The world's highest gain high power laser amplifier - by many orders of magnitude - has been developed in research led at the University of Strathclyde.

The researchers demonstrated the feasibility of using plasma to amplify short laser pulses of picojoule-level energy up to 100 millijoules, which is a 'gain'...

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Lebensdauer alternder Brücken - prüfen und vorausschauen

29.05.2017 | Veranstaltungen

49. eucen-Konferenz zum Thema Lebenslanges Lernen an Universitäten

29.05.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz an der Schnittstelle von Literatur, Kultur und Wirtschaft

29.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Methode für die Datenübertragung mit Licht

29.05.2017 | Physik Astronomie

Deutschlandweit erstmalig: Selbstauflösender Bronchial-Stent für Säugling

29.05.2017 | Medizintechnik

Professionelle Mooszucht für den Klimaschutz – Projektstart in Greifswald

29.05.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz