Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Forscher Bakterien neues Verhalten beibringen

20.04.2016

Forscher, die sich mit synthetischer Biologie beschäftigen, nutzen Bausteine der Natur und kombinieren sie neu. Dadurch erwerben Bakterien Funktionen, die sie vorher nicht hatten. Ein großes Potenzial für die Biotechnologie.

Bakterien reagieren auf Temperatur und Stoffwechselprodukte


In Wirklichkeit sind ihre Proben nicht so farbenfroh wie Legosteine, aber ähnlich wie beim Baukastenprinzip kombiniert Johanna Roßmanith Module der Bakterien-RNA neu miteinander.

© RUB; Marquard

Johanna Roßmanith und ihr Doktorvater Prof. Dr. Franz Narberhaus vom Lehrstuhl für Biologie der Mikroorganismen konnten in einer Studie steuern, welche Proteine ein Bakterium herstellt und wie es sich verhält. So brachten sie zum Beispiel ein Bakterium zum Schwimmen, das vorher unfähig war, sich fortzubewegen. Die Forscher machten es möglich, indem sie verschiedene Module aus der RNA des Bakteriums neu kombinierten.

In der Studie, die in der Zeitschrift Nucleic Acids Research veröffentlicht wurde, setzten die Biologen sogenannte Riboswitche, auch RNA-Schalter genannt, und RNA-Thermometer ein. Riboswitche nehmen wahr, ob ein bestimmtes Stoffwechselprodukt in der Zelle im Überschuss vorliegt und regulieren bei Bedarf die Biosynthese oder Aufnahme dieser Substanz.

RNA-Thermometer kontrollieren eine Reihe von temperaturabhängigen Prozessen. Zum Beispiel bemerkt ein Bakterium, das aus kontaminiertem Wasser in einen menschlichen Körper gelangt, den damit verbundenen Temperaturunterschied. Daraufhin produziert es bestimmte Faktoren, die zur Infektion des Wirtes führen.

Mix and Match von Bausteinen

„Regulatorische RNA-Module sind für Anwendungen in der synthetischen Biologie attraktiv, weil sie Signale aus der Umwelt direkt wahrnehmen und unmittelbar die darauffolgenden Gene an- oder abschalten“, erklärt Johanna Roßmanith.

Eine offene Frage war, ob solche Bausteine aus der Natur wie Legobausteine beliebig miteinander kombinierbar sind, um neuartige Sensoren zu entwickeln. Für ihre Arbeit setzte die Doktorandin verschiedene Riboswitche ein, die sie seriell an ein RNA-Thermometer koppelte.

In einer alternativen Strategie integrierte sie die Thermometerstruktur in den Riboswitch. Auf beiden Wegen konnte sie neuartige funktionale Elemente erzielen, die auf die Kombination eines chemischen und eines physikalischen Signals, hier der Temperatur, reagierten.

Bakterien das Schwimmen beibringen

Um das Bakterium aus dem obigen Beispiel zum Schwimmen zu bringen, brachten die Forscher ein Gen, das für die bakterielle Fortbewegung verantwortlich ist, unter die Kontrolle der neu kombinierten RNA-Regulatoren. Voraussetzung für den Erfolg war die richtige Signalkombination. Der Riboswitch benötigte zum Beispiel einen bestimmten chemischen Stoff in Kombination mit einer bestimmten Temperatur.

Potenzial in der Biotechnologie

„Ganz so modular wie Klötze aus dem Baukasten sind RNA-Schalter nun doch nicht“, gibt Franz Narberhaus zu. „Frau Roßmanith musste viele Kombinationen ausprobieren und optimieren, bevor sie funktionale Blöcke erzielte. Unsere Ergebnisse zeigen aber, dass RNA-Module großes Potenzial in der Biotechnologie haben, um Prozesse in der Bakterienzelle ganz gezielt zu steuern.“

Originalveröffentlichung

J. Roßmanith, F. Narberhaus (2016): Exploring the modular nature of riboswitches and RNA thermometers, Nucleic Acids Research, DOI: 10.1093/nar/gkw232

Weitere Informationen

Prof. Dr. Franz Narberhaus, Lehrstuhl Biologie der Mikroorganismen, Fakultät für Biologie und Biotechnologie, Ruhr-Universität Bochum, Tel.: 0234 32 23100, E-Mail: franz.narberhaus@rub.de

Weitere Informationen:

http://aktuell.ruhr-uni-bochum.de/pm2016/pm00057.html.de

Raffaela Römer | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Verteidigung um fast jeden Preis
14.12.2017 | Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, Plön

nachricht Mitochondrien von Krebszellen im Visier
14.12.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

Materialinnovationen 2018 – Werkstoff- und Materialforschungskonferenz des BMBF

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Was für IT-Manager jetzt wichtig ist

14.12.2017 | Unternehmensmeldung

30 Baufritz-Läufer beim 25. Erkheimer Nikolaus-Straßenlauf

14.12.2017 | Unternehmensmeldung

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungsnachrichten