Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Welche Gene beeinflussen den Energiestoffwechsel von Archaea?

15.11.2016

Mikroorganismen wie Bakterien und Archaea spielen eine unverzichtbare ökologische Rolle in den großen Stoffkreisläufen. Einem Forschungsteam um ERC-Preisträgerin Christa Schleper von der Universität Wien gelang es 2011, das erste Ammoniak oxidierende Archaeon aus Böden in Reinkultur zu isolieren und seine Aktivität nachzuweisen: "Nitrososphaera viennensis" – der "sphärische Ammoniakoxidierer aus Wien". In der aktuellen Ausgabe des renommierten Fachjournals PNAS präsentieren die WissenschafterInnen neue Ergebnisse: Sie konnten sämtliche Proteine nachweisen, die während der Ammoniak-Oxidation aktiv sind – ein weiterer wichtiger Puzzlestein zur Aufklärung des Energiestoffwechsels von Archaea.

Noch immer werden Mikroorganismen häufig lediglich als Krankheitserreger wahrgenommen, obwohl die überwiegende Zahl von ihnen eine wichtige ökologische Rolle in den globalen Stoffkreisläufen spielt: Ohne die Stoffwechselleistungen der kleinsten aller Lebewesen, der Bakterien und Archaea, wäre ein Leben auf der Erde nicht möglich.


Biofilm von Nitrososphaera viennensis: Die Zellen fluoreszieren in blau (DAPI-Farbstoff) und die "Klebestoffe" des Biofilms leuchten in grün.

Copyright: Melina Kerou

Diese Mikroorganismen spielen eine zentrale Rolle in den großen Stoffkreisläufen, indem sie organische Materie zersetzen und die erhaltenen Grundbausteine in die Atmosphäre zurückführen oder für neues Leben verfügbar machen. Aus der Mikrobiomforschung ist mittlerweile auch bekannt, dass unsere Darmbakterien nicht nur unsere allgemeine Gesundheit, sondern sogar unsere Psyche beeinflussen.

Aber wie steht es mit den Archaea? Lange wurde diese zweite Gruppe der Mikroorganismen, die neben den Bakterien zu den Prokaryoten zählen, nur in heißen Quellen und anderen extremen Standorten gefunden. Erst vor gut zehn Jahren wurden die sogenannten Thaumarchaea in großer Zahl im Meerwasser aller Ozeane entdeckt, aber auch in Böden und Seen. Diese Archaea oxidieren Ammoniak zu Nitrit und sind aufgrund ihrer weiten Verbreitung offensichtlich maßgeblich an diesem wichtigen Schritt des Stickstoffkreislaufs beteiligt.

Der erste offiziell beschriebene Stamm eines solchen Archaeons ist "Nitrososphaera viennensis". Es stammt aus dem Garten des Universitätszentrums Althanstraße im 9. Wiener Gemeindebezirk und trägt aufgrund seiner Form und Herkunft den Namen "Nitrososphaera viennensis", der "sphärische Ammoniakoxidierer aus Wien". Eine einzelne Zelle weist einen Durchmesser von nur 0,8 Mikrometern auf, somit 0,8 Millionstel Meter.

Dieser wissenschaftliche Durchbruch im Jahr 2011 hat die Voraussetzungen dafür geschaffen, dass Christa Schleper mit ihrem Team und mit Kollegen des Vienna Metabolomics Centers (VIME) nicht nur die einzelnen Gene, sondern auch die Proteine eines Ammoniak oxidierenden Archaeons im Boden im Detail untersuchen konnte.

"Da der Organismus nur zu einer sehr geringen Dichte wächst, mussten wir große Kulturen anzüchten, um genügend Biomasse zu erhalten", erklärt Christa Schleper. Die WissenschafterInnen konnten nun erstmalig erforschen, welche der Gene dieses Modellorganismus in allen Thaumarchaeota vorkommen und welche davon während der Ammoniak-Oxidation aktiv sind.

"Unsere Studie erlaubt es, Hypothesen über den Prozess der Ammoniak-Oxidation aufzustellen und in der Folge experimentell zu überprüfen: Denn bis heute ist der grundlegende Energiestoffwechsel dieser zu den häufigsten Mikroorganismen auf unserem Planeten gehörenden Archaea noch nicht aufgeklärt", so die Mikrobiologin.

Weiters liefert die neue Studie erstmals Hinweise auf besondere Anpassungen der im Boden lebenden Vertreter der Archaea. Dazu gehören u.a. ihre Fähigkeiten, Biofilme zu bilden oder mit anderen Mikroorganismen zu interagieren. "Ein besseres Verständnis der im Boden lebenden Archaea ist von großer ökologischer Bedeutung: Da Archaea bei der Oxidation von Ammoniak weniger Treibhausgase als Bakterien bilden, ist es wichtig zu lernen, unter welchen Bedingungen sich Archaea bevorzugt in landwirtschaftlichen Böden vermehren lassen", erklärt Christa Schleper. In Zukunft könnte die Erforschung von "Nitrososphaera viennensis" auch medizinische Relevanz gewinnen, da nah verwandte Vertreter auf der menschlichen Haut zu finden sind.

Publikation in "PNAS":
Melina Kerou, Pierre Offre, Luis Valledor, Sophie Abby, Michael Melcher, Matthias Nagler,
Wolfram Weckwerth, and Christa Schleper: Proteomics and comparative genomics of
Nitrososphaera viennensis reveal the core genome and adaptations of terrestrial archaeal ammonia oxidizers, In: PNAS Online Early Edition, 14. November 2016
DOI: http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1601212113

Wissenschaftliche Kontakte
Univ.-Prof. Dipl.-Biol. Dr. Christa Schleper
Department für Ökogenomik und Systembiologie
Universität Wien
1090 Wien, Althanstraße 14 (UZA I)
T +43-1-4277-76510
M +43-664-602 77-765 10
christa.schleper@univie.ac.at

Univ.-Prof. Wolfram Weckwerth
Department für Ökogenomik und Systembiologie
Forschungsplattform Vienna Metabolomics Center
Universität Wien
1090 Wien, Althanstraße 14 (UZA I)
T +43-1-4277-765 50
M +43-664-602 77-765 50
wolfram.weckwerth@univie.ac.at

Rückfragehinweis
Mag. Alexandra Frey
Pressebüro der Universität Wien
Forschung und Lehre
1010 Wien, Universitätsring 1
T +43-1-4277-175 33
M +43-664-60277-175 33
alexandra.frey@univie.ac.at

Offen für Neues. Seit 1365.
Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas: An 19 Fakultäten und Zentren arbeiten rund 9.600 MitarbeiterInnen, davon 6.800 WissenschafterInnen. Die Universität Wien ist damit die größte Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: An der Universität Wien sind derzeit rund 93.000 nationale und internationale Studierende inskribiert. Mit über 180 Studien verfügt sie über das vielfältigste Studienangebot des Landes. Die Universität Wien ist auch eine bedeutende Einrichtung für Weiterbildung in Österreich. http://www.univie.ac.at

Stephan Brodicky | Universität Wien

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Nano-Ampel zeigt Risiko an
24.04.2018 | Universität Duisburg-Essen

nachricht Resteverwerter im Meeresboden
24.04.2018 | Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg

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: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

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

RWI/ISL-Containerumschlag-Index auf hohem Niveau deutlich rückläufig

24.04.2018 | Wirtschaft Finanzen

BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

24.04.2018 | HANNOVER MESSE

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungsnachrichten

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