Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie ein Pilz dem Toten Meer trotzt

09.05.2014

Der Schimmelpilz Eurotium rubrum ist nicht nur imstande, die hohen Salzkonzentrationen im Toten Meer zu überleben, sondern passt sich aktiv an seine lebensfeindliche Umwelt an.

Biologen der Universität Bayreuth haben jetzt gemeinsam mit Forschungseinrichtungen in Haifa (Israel) und Walnut Creek (USA) die Gene identifiziert, die von besonderer Bedeutung sind, wenn diese Pilzart in Salzlake lebt und sich dort sogar vermehrt.


So salzig ist das Tote Meer: 348 g Salz pro Liter, dies entspricht etwa dem Inhalt eines Salzstreuers in einem halben Glas Wasser.

Foto: Dr. Alfons Weig, 2014; zur Veröffentlichung frei.

Erstmalig ist dabei das Transkriptom, also die Gesamtheit der von DNA in RNA umgeschriebenen Gene, eines eukaryotischen Lebewesens aus dem Toten Meer analysiert worden. Über die Ergebnisse berichtet das Forschungsteam im Wissenschaftsmagazin „Nature Communications“.

Dr. Alfons Weig und Prof. Dr. Gerhard Rambold aus dem Labor für DNA-Analytik und der Arbeitsgruppe für Mykologie an der Universität Bayreuth haben zusammen mit ihren Forschungspartnern in Israel und den USA analysiert, welche Gene dem Schimmelpilz Eurotium rubrum dabei helfen, dem Überfluss an Salz zu trotzen. Es handelt sich dabei vor allem um Transport- oder Zellwand-modifizierende Proteine.

Zudem besitzen viele Proteine dieses Pilzes einen deutlich erhöhten Anteil negativ geladener Aminosäuren, so dass sie auch bei hohen Salzkonzentrationen funktionstüchtig bleiben. „Unsere neuen Erkenntnisse sind nicht nur aufschlussreich im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit von Organismen, die sich in einer extremen Umwelt behaupten. Sie enthalten auch wertvolle Hinweise, nach welchen Merkmalen man in Nutzpflanzen suchen sollte, wenn man die salzresistenten Arten identifizieren will“, erklärt Dr. Weig.

Der Pilz Eurotium rubrum hat schon seit längerer Zeit die Aufmerksamkeit der Forscher auf sich gezogen, weil er im Toten Meer überleben kann. Dieses Binnengewässer enthält nicht nur 10mal so viel Salz wie Meerwasser, sondern auch sehr viel mehr Magnesium- und Kalzium-Ionen als andere Salzseen oder als das Meerwasser.

Der Pilz Eurotium rubrum hat sich in vielfältiger Weise an das Leben in dieser Salzlake angepasst – so sehr, dass er im Süßwasser gar nicht mehr leben kann. Sein langsames Wachstum im Toten Meer könnte den Anschein erwecken, dass er dort nur passiv überdauert. Doch wie das internationale Forschungsteam erstmals zeigen konnte, hat der Pilz einige genetische und physiologische Anpassungen entwickelt, um den lebensfeindlichen Salzüberschuss im Toten Meer aktiv zu bewältigen.

Im Rahmen dieser Untersuchungen wurde zunächst das komplette Genom des Pilzes am Joint Genome Institute in Walnut Creek (USA) entschlüsselt. Die Bayreuther Biologen analysierten die Genomdaten, die ihnen noch vor deren Veröffentlichung übermittelt worden waren. Mithilfe von Microarrays, welche die zeitgleiche Analyse der aktiven Gene eines Organismus ermöglichen, konnten sie herausfinden, welche der insgesamt 10.076 Gene des Pilzes dauerhaft aktiv sind und welche ihn widerstandsfähig gegen hohe Salzgehalte machen.

Bei hohen Salzkonzentrationen bildet der Pilz vor allem solche Transportproteine, die dafür sorgen, dass Ionen, Salze und geladene organische Säuren durch die Zellmembranen hindurchgeschleust werden. Darüber hinaus entstehen Proteine, die die Zusammensetzung der Zellwand verändern. „Diese Mechanismen tragen vermutlich dazu bei, ein ‚Austrocknen‘ der Zellen durch den extrem hohen Salzgehalt außerhalb der Zellen zu verhindern“, erläutert Dr. Weig. „Dieser Prozess der Salztrocknung ist übrigens für die Haltbarmachung von Lebensmitteln seit langem bekannt. Er wird beim Pökeln von Fleisch genutzt, um das Wachstum von Mikroorganismen zu verhindern.“

Das Forschungsteam in Bayreuth, Israel und den USA hat darüber hinaus noch weitere Mechanismen entdeckt, die dem Pilz eine hohe Widerstandsfähigkeit verleihen. Im Vergleich zu nahe verwandten, aber nicht salztoleranten Arten besitzt der Pilz besonders viele Gene, die dafür bekannt sind, dass sie in Stresssituationen eine Rolle spielen können – wie beispielsweise die sogenannten „stress-responsive A/B-barrel proteins“.

Zudem ist bei diesen Pilzen der Anteil negativ geladener Aminosäuren in vielen Proteinen signifikant erhöht. In diesen strukturellen Veränderungen vermuten die Autorinnen und Autoren des „Nature Communication“-Beitrags eine Ursache dafür, dass die Aminosäuren selbst bei hohen Salzkonzentrationen funktionstüchtig bleiben. Der Pilz erträgt also nicht nur das salzhaltige Wasser des Toten Meeres, sondern er reagiert aktiv auf seine Umwelt und bewältigt diese Extrembedingungen durch gezielte Anpassung.

Veröffentlichung:

Tamar Kis-Papo, Alfons R. Weig, Robert Riley, Derek Peršoh, Asaf Salamov, Hui Sun, Anna Lipzen, Solomon P. Wasser, Gerhard Rambold, Igor V. Grigoriev and Eviatar Nevo,
Genomic adaptations of the halophilic Dead Sea filamentous fungus Eurotium rubrum,
Nature Communications 5, 2014; Published 09 May 2014.
DOI: 10.1038/ncomms4745

Ansprechpartner:

Dr. Alfons Weig
DNA-Analytik und Ökoinformatik
Universität Bayreuth
D-95440 Bayreuth
Tel. +49 (0)921-55-2457
E-Mail: a.weig@uni-bayreuth.de

Prof. Dr. Gerhard Rambold
Mykologie, DNA-Analytik und Ökoinformatik
Universität Bayreuth
D-95440 Bayreuth
Tel. +49 (0)921-55-2453
E-Mail: gerhard.rambold@uni-bayreuth.de

Hintergrund:

Das Labor für DNA-Analytik in der Fachgruppe Biologie unterstützt die biologisch arbeitenden Arbeitsgruppen der Universität Bayreuth bei molekulargenetischen Analysen. Dazu zählen Genom- und Transkriptom-Analysen mit Mikroarrays oder die neuen Verfahren der Hochdurchsatzsequenzierung sowie auch populationsgenetische Untersuchungen.


Homepage: http://www.daneco.uni-bayreuth.de

Christian Wißler | Universität Bayreuth
Weitere Informationen:
http://www.uni-bayreuth.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Diabetesforschung: Neuer Mechanismus zur Regulation des Insulin-Stoffwechsels gefunden
06.12.2016 | Universität Osnabrück

nachricht Was nach der Befruchtung im Zellkern passiert
06.12.2016 | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

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: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weiterbildung zu statistischen Methoden in der Versuchsplanung und -auswertung

06.12.2016 | Seminare Workshops

Bund fördert Entwicklung sicherer Schnellladetechnik für Hochleistungsbatterien mit 2,5 Millionen

06.12.2016 | Förderungen Preise

Innovationen für eine nachhaltige Forstwirtschaft

06.12.2016 | Agrar- Forstwissenschaften