Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Einzeller im Kampf gegen Eindringlinge

21.03.2017

Mikrobiologen der Universität Regensburg entdecken Selbstverteidigungsmechanismus in Archaeen.

Für alle Organismen ist die Verteidigung gegen Viren überlebenswichtig. In Menschen und Tieren wird dieser Abwehrkampf vor allem durch ein leistungsfähiges Immunsystem gewährleistet, das aus verschiedenen spezialisierten Zellen besteht.


Rasterelektronenmikroskopie Aufnahme von „Methanocaldococcus jannaschii“

Foto: Prof. Dr. Gerhard Wanner. Künstlerische Ausführung: Katharina Auguste Liphardt-Willkomm

In Organismen, die nur aus einer einzigen Zelle bestehen, ist dies nicht möglich. In diese Gruppe fallen beispielsweise Archaeen. Regensburger Forscher um Prof. Dr. Dina Grohmann, Professorin für Mikrobiologie an der Universität Regensburg, konnten nun zeigen, dass das sogenannte „Argonaute Protein“ Teil der Verteidigungsstrategie in Prokaryoten ist.

Die Regensburger Forschergruppe konnte nachweisen, dass das „Argonaute Protein“ des archaeellen Organismus „Methanocaldococcus jannaschii“ den Abbau fremder doppelsträngiger Desoxynukleinsäuren (DNA), wie sie zum Beispiel in Viren vorkommen, katalysieren kann.

„Argonaute Proteine“ gibt es nicht nur in Archaeen, sondern auch in Bakterien und Eukaryoten, wie zum Beispiel in Menschen, wo sie hauptsächlich der Regulation von Genen, die unter anderem Krebs-assoziiert sind, dienen. In vielen eukaryotischen Organismen, zu denen auch die Pflanzen zählen, haben sie allerdings auch eine wichtige Funktion für die Verteidigung gegen eindringende Viren.

Jüngste Forschungsresultate zeigen, dass die einzelligen Archaeen direkte Vorfahren der Eukaryoten, d. h. auch des Menschen, sein könnten. Ein Vertreter der Archaeen ist der hyperthermophile Organismus „Methanocaldococcus jannaschii“, der nur bei sehr hohen Temperaturen – um die 85°C– in Abwesenheit von Sauerstoff wächst und mit seinen extremen Lebensbedingungen und in seiner Beschaffenheit eher einem Bakterium als einem eukaryotischen Organismus ähnelt.

Eine Theorie besagt, dass Eukaryoten das „Argonaute Protein“ aus einem euryarchaeellen Organismus erhalten haben. „Dies macht die Erforschung des „Methanocaldococcus jannaschii Argonaute Proteins“ umso interessanter, da neben Informationen über das archaeelle Argonaute auch Rückschlüsse über „Argonaute Proteine“ in Eukaryoten und die Evolution der „Argonaute Proteine“ gezogen werden können“, erklärt Dr. Sarah Willkomm, eine der beteiligten Forscherinnen.

In Kooperation mit Dr. Sabine Schneider von der TU München konnte unter anderem die dreidimensionale Struktur des „Argonaute Proteins“ aus „Methanocaldococcus jannaschii“ aufgeklärt werden. Ein Vergleich mit dem menschlichen „Argonaute Protein“ enthüllte eine signifikante strukturelle Ähnlichkeit. Biochemische Untersuchungen zeigten jedoch große Unterschiede bezüglich Funktion und Mechanismus der verwandten Proteine.

Im Gegensatz zu eukaryotischen „Argonaute Proteinen“ ist „Methanocaldococcus jannaschii Argonaute“ in der Lage, unspezifisch doppelsträngige DNA, wie sie in Viren oder eindringenden Plasmiden vorkommen, abzubauen. Dabei generiert es kurze Nukleinsäure-Fragmente, die es dann wiederum verwenden kann, um den Abbau der eindringenden Nukleinsäuren zu beschleunigen. Dies stellt einen besonders effizienten und anpassungsfähigen Mechanismus zur Verteidigung von „Methanocaldococcus jannaschii“ dar.

Jedoch ist zusätzlich eine Strategie erforderlich, welche die genomische DNA des Organismus vor der Selbstzerstörung durch „Methanocaldococcus jannaschii Argonaute“ schützt. Wie die Regensburger Wissenschaftler in Zusammenarbeit mit Forschern um Prof. Dr. Finn Werner vom University College London zeigen konnten, wickelt hierzu „Methanocaldococcus jannaschii“ seine genomische DNA auf schützende Proteine auf.

Das für diese Studien benötigte Zellmaterial wurde vom Biotechnikum des Lehrstuhls für Mikrobiologie der Universität Regensburg zur Verfügung gestellt, welches vor allem für die Massenkultivierung extremophiler Organismen bestens ausgestattet ist und so die Erforschung von Bereichen des Lebens ermöglicht, die ansonsten kaum zugänglich sind.

In zwei Publikationen im renommierten Fachjournal „Nature Microbiology“ sind die Ergebnisse dieser Studien von den Regensburger Forschern gerade veröffentlicht worden. DOI: 10.1038/nmicrobiol.2017.35 und DOI: 10.1038/nmicrobiol.2017.34

Ansprechpartnerin für Medienvertreter:
Prof. Dr. Dina Grohmann
Universität Regensburg
Professur für Mikrobiologie
Tel: 0941 943-3147
E-Mail: dina.grohmann@ur.de

Claudia Kulke | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-regensburg.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Studie entschlüsselt neue Diabetes-Gene
22.01.2018 | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

nachricht Forschungsteam schafft neue Möglichkeiten für Medizin und Materialwissenschaft
22.01.2018 | Humboldt-Universität zu Berlin

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: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungen

Transferkonferenz Digitalisierung und Innovation

22.01.2018 | Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Forschungsteam schafft neue Möglichkeiten für Medizin und Materialwissenschaft

22.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Ein Haus mit zwei Gesichtern

22.01.2018 | Architektur Bauwesen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics