Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zehn Gene weisen den Weg

27.01.2014
Konstanzer Wissenschaftler haben mit der Sulfo-Glykolyse einen wichtigen Stoffwechselweg aufgeklärt

Ähnlich wie bei dem Zucker Glukose wird auch sein schwefelhaltiges Pendant Sulfo-Glukose von sämtlichen photosynthetisch aktiven Organismen hergestellt.

Die Sulfo-Glukose-Produktion in der Natur wird auf zehn Milliarden Tonnen pro Jahr geschätzt. Forscher aus dem Fachbereichs Biologie der Universität Konstanz um die Mikrobiologen Dr. David Schleheck und Prof. Dr. Alasdair Cook haben nun mit Unterstützung von Teammitarbeitern und Kollegen aus dem Fachbereich Chemie herausgefunden, wie der schwefelhaltige Zucker wieder abgebaut wird.

Einen Abbauweg konnten die Wissenschaftler in dem am besten untersuchten bakteriellen Modellorganismus, dem Bakterium Escherichia coli, identifizieren, die sogenannte Sulfo-Glykolyse, kodiert von zehn Genen, deren Funktion bislang völlig unbekannt war. Die Ergebnisse sind seit heute, 27. Januar 2014, in der Online-Ausgabe von „Nature“ nachzulesen. Sulfo-Glukose kommt in allen Pflanzen, Moosen, Farnen und Algen vor. Der Abbau- oder Stoffwechselweg für Sulfo-Glukose, die Sulfo-Glykolyse, ist somit ein wichtiger Bestandteil der Stoffkreisläufe in Ökosystemen.

Da Sulfo-Glukose nicht kommerziell erhältlich ist, wurde diese spezielle Form von Zucker am benachbarten Konstanzer Fachbereich Chemie von Dr. Thomas Huhn eigens in ausreichender Menge synthetisiert. Die chemische Analytik für den Beweis von Zwischenprodukten wurde anhand moderner Massenspektrometrie von Doktorand Alexander Schneider und den Chemikern Prof. Dr. Christoph Mayer, inzwischen Universität Tübingen, sowie von Prof. Dr. Dieter Spiteller erbracht. „Die hervorragende Zusammenarbeit zwischen Biologen und Chemikern war ein wichtiger Aspekt unserer Arbeit. Sie spricht auch für den Erfolg des Forschungsverbundes zwischen Biologie und Chemie im Rahmen der Graduiertenschule Chemische Biologie an der Universität Konstanz“, so David Schleheck.

Anhand ihrer mikrobiologischen, molekularen und biochemischen Arbeiten konnten die Biologin Karin Denger sowie die Doktoranden Michael Weiss und Ann-Katrin Felux zeigen, dass Escherichia coli für die Sulfo-Glykolyse nicht seine bereits gut bekannten Enzyme für die „normale“ Glykolyse verwendet, sondern dass eine Folge von zehn Genen, deren Funktion bisher noch völlig unbekannt war, für den Abbau der Sulfo-Glukose verantwortlich ist. Damit konnten sie eine weitere Wissenslücke im bestuntersuchten Modellorganismus Escherichia coli schließen. Zudem entdeckten sie neue Enzyme, die an der Sulfo-Glykolyse beteiligt sind.

Es stellte sich auch heraus, dass Escherichia coli Sulfo-Glukose nicht vollständig verwerten kann und ein schwefelhaltiges Zwischenprodukt ausscheidet, das anderen in der Umwelt verbreiteten Bakterien als Nahrungsquelle dient. „Auf diese Weise konnten wir zeigen, dass Sulfo-Glukose in der Natur durch die Zusammenarbeit verschiedener Bakterien vollständig abgebaut wird“, erklärt Karin Denger.

Die Ergebnisse der Mikrobiologen haben neben der Botanik auch Bezug zur Humanbiologie und Zoologie, da Escherichia coli ein wichtiger und nützlicher Bewohner des menschlichen und tierischen Darms ist und dort durch die pflanzliche Nahrung auch mit Sulfo-Glukose als bisher noch nicht beachtete Nährstoffquelle versorgt wird. Der Abbauweg kommt aber auch in krankheitserregenden Bakterien vor, beispielsweise in Salmonellen.

Das Projekt wurde durch den Young Scholar Fund zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses, der von der Universität Konstanz im Rahmen der Exzellenzinitiative eingerichtet wurde, durch die Graduiertenschule Chemische Biologie sowie durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt.

Originalveröffentlichung:
Karin Denger, Michael Weiss, Ann-Katrin Felux, Alexander Schneider, Christoph Mayer, Dieter Spiteller, Thomas Huhn, Alasdair M. Cook & David Schleheck: Sulphoglycolysis in Escherichia coli K-12 closes a gap in the biogeochemical sulphur cycle, Nature Advance Online Publication (AOP), http://www.nature.com/nature

DOI: 10.1038/nature12947

Kontakt:
Universität Konstanz
Kommunikation und Marketing
Telefon: 07531 / 88-3603
E-Mail: kum@uni-konstanz.de
Dr. David Schleheck
Universität Konstanz
Mikrobielle Ökologie
Universitätsstraße 10
78464 Konstanz
Telefon: 07531 / 88-4247, -3270
E-Mail: david.schleheck@uni-konstanz.de

Julia Wandt | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-konstanz.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Medikamente aus der CLOUD: Neuer Standard für die Suche nach Wirkstoffkombinationen
23.05.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

nachricht Mikro-Lieferservice für Dünger
23.05.2017 | 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: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium 2017: Internet of Production für agile Unternehmen

23.05.2017 | Veranstaltungen

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Medikamente aus der CLOUD: Neuer Standard für die Suche nach Wirkstoffkombinationen

23.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten

CAST-Projekt setzt Dunkler Materie neue Grenzen

23.05.2017 | Physik Astronomie