Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Unentbehrliche Gäste: Vorleben beleuchtet

06.12.2012
Es werde Licht: Ein internationales Konsortium unter Marburger Beteiligung hat die Genome von Algen analysiert, deren Zellen die Überbleibsel fremder Arten enthalten, die den Wirtsorganismen die Energiegewinnung durch Photosynthese ermöglichen.
Die Wirte haben das Erbgut der Dauergäste nicht vollständig in ihre Zellkerne transferiert, weil die Erbinformation dabei hätte verlorengehen können, vermuten die Wissenschaftler. Sie veröffentlichen ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins "Nature", die am Donnerstag, den 6. Dezember 2012 erschienen ist.

„Wir haben erstmals die Kerngenome zweier einzelliger Algen sequenziert, die eine bemerkenswerte genetische und zelluläre Komplexität aufweisen“, schreiben die Autoren, zu denen Professor Dr. Stefan Rensing, Professor Dr. Uwe Maier, Dr. Franziska Hempel, Aikaterini Symeonidi und Dr. Stefan Zauner von der Philipps-Universität gehören. Zellen enthalten eine Reihe so genannter Organellen – zelluläre Reaktionsräume, die lebenswichtige Aufgaben wie Energieumwandlung oder Photosynthese erfüllen. Diese Organellen sind aus ehemals eigenständigen Zellen entstanden, die von den Vorfahren der Wirtsorganismen in grauer Vorzeit integriert wurden.
Meist handelt es sich dabei um umgewandelte Bakterien; nicht so bei manchen Algen: Diese lernten Photosynthese, indem sie andere Pflanzenzellen mitsamt deren bereits bestehenden Organellen übernahmen, den so genannten Chloroplasten. Man spricht von sekundärer Endosymbiose. Indem die Wirte ihre neuen Mitarbeiter weiter beschäftigen, können sie Sonnenlicht nutzen, um Nährstoffe aufzubauen.

Was nicht diesem Zweck dient, geht normalerweise im Laufe der Evolution verloren. In ein paar wenigen Ausnahmefällen enthalten die symbiotischen Organellen jedoch noch stark verkleinerte Zellkerne, die vom Ursprungsorganismus stammen – so bei Cryptophyten und Chlorarachniophyten.
Warum bleibt der Zellkern hier erhalten? Um dies herauszufinden, ermittelte der internationale Forschungsverbund erstmals, welche Sequenzen die vier Kerngenome zweier einschlägiger Arten aufweisen. Das Ergebnis: Die beiden Restkerne enthalten nur einen Bruchteil der Gene, die frei lebende Verwandte aufweisen. Wie die Autoren berichten, weisen viele der verbliebenen Erbanlagen keinerlei Ähnlichkeit zu bekannten Genen auf. Dennoch steuern sie lebenswichtige Prozesse, die in diesen Organellen ablaufen, zum Beispiel die Translation, also die Umsetzung der Erbinformation in Proteine.

Eine größere Anzahl von Genen wanderte offenbar aus den sekundär erworbenen Organellen in den Zellkern des Wirts ein. Das Resultat nennen die Wissenschaftler ein „vielteiliges Mosaik von Genen, deren Herkunft nicht unbedingt etwas darüber aussagt, in welchem Teil der Zelle die Genprodukte ihre Funktion ausüben.“

Freundliche Übernahme: Bei der sekundären Endosymbiose wandert erst ein Bakterium (grün) in den Primärwirt (blau) ein, den sich dann ein Sekundärwirt einverleibt (rot); dabei wird auch die DNA übertragen.

(Abbildung: John M. Archibald, Dalhousie University, Canada)

Uwe Maier ist Mitglied im „LOEWE-Zentrum für synthetische Mikrobiologie“ der Philipps-Universität; er und sein Marburger Team trugen unter anderem dazu bei, Sequenzdaten bereitzustellen, außerdem identifizierten sie kodierte Proteine und ermittelten, wo diese sich befinden. Stefan Rensings Arbeitsgruppe am „BIOSS Centre for Biological Signalling Studies“, dem Exzellenzcluster der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, half bei der Identifikation der Proteine, die in die Organellen importiert werden, analysierte Kontaminationen und Duplikationsereignisse sowie alle Proteine, die an der Regulation der Transkription beteiligt sind.

Originalveröffentlichung: Bruce A. Curtis & al.: Algal genomes reveal evolutionary mosaicism and the fate of nucleomorphs, Nature (6.12.2012), DOI: 10.1038/nature11681

Weitere Informationen:

Ansprechpartner:
Professor Dr. Stefan Rensing,
Fachgebiet Zellbiologie
E-Mail: stefan.rensing@biologie.uni-marburg.de
Professor Dr. Uwe Maier,
Fachgebiet Zellbiologie und „LOEWE-Zentrum für Synthetische Mikrobiologie (SYNMIKRO)“
Tel.: 06421/28-21543
E-Mail: maier@biologie.uni-marburg.de

Johannes Scholten | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-marburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Reize auf dem Weg ins Bewusstsein versickern
22.09.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Lebendiges Gewebe aus dem Drucker
22.09.2017 | Universitätsklinikum Freiburg

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: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

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,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie