Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zersetzendes aus dem Kuhmagen: Forscher entdecken vielversprechende neue Bakterien-Enzyme

13.12.2005


Elektronenmikroskopische Aufnahme einer abgebrochenen Pflanzenfaser. Die Bruchstelle wimmelt von Pansenbakterien, die als kleine Knöllchen zu erkennen sind. Die Bakterien bauen das Pflanzenfaser-Material ab, so dass die Kuh dessen Nährstoffe verwerten kann. Foto: GBF/Lünsdorf


Mit den Methoden der so genannten "Metagenomik" haben Forscher jetzt die biochemischen Abläufe im Kuhmagen untersucht. Was sie dabei fanden, macht auch die Pharma-Industrie neugierig: Die Wissenschaftler entdeckten 22 bislang unbekannte Enzyme - Biomoleküle, die gezielt bestimmte chemische Reaktionen auslösen und beispielsweise für den Abbau von Pflanzenfasern wichtig sind. Einige dieser Enzyme, die von Mikroorganismen produziert werden, könnten für industrielle Verfahren genutzt und etwa in der Futtermittelproduktion oder der Medikamentenentwicklung eingesetzt werden.
Seine Entdeckungen beschreibt das Forscherteam, zu dem neben Wissenschaftlern der Gesellschaft für Biotechnologische Forschung (GBF) und der Technischen Universität Braunschweig auch Kollegen aus Spanien und Neuseeland gehören, in der jüngsten Ausgabe der Fachzeitschrift Environmental Microbiology.

... mehr zu:
»Bakterium »Enzym »Mikroorganismus


Im Pansen, dem ersten und größten ihrer vier Mägen, beherbergen Wiederkäuer eine große Zahl verschiedenartiger Bakterien und Pilze. Deren Aufgabe ist es vor allem, lange, schwer verdauliche Pflanzenfasern zu zersetzen, was die Tiere ohne die Hilfe von Mikroorganismen nicht könnten. Welche Bakterien hier genau am Werke sind, ist allerdings nur zu einem kleinen Teil bekannt. Der Grund: Die meisten der Kleinstlebewesen im Kuhmagen lassen sich nicht im Labor züchten und folglich auch nicht studieren. "Als Lebensraum", erklärt der Mikrobiologe und GBF-Bereichsleiter Prof. Kenneth Timmis, "ist der Pansen der Kuh ähnlich schwer zu untersuchen wie der Meeresboden."

Metagenomik: Stöbern in Massen von DNA-Schnipseln

Seit die Forschung über gentechnische Methoden verfügt, kann sie jedoch zumindest die Erbinformation der Mikroorganismen näher unter die Lupe nehmen. Als Metagenomik bezeichnet man dabei das Vorgehen, die gesamte Erbsubstanz, die man in einer Probe aus einem bestimmten Lebensraum findet, zu isolieren. Die DNA, die man dabei erhält, stammt von den unterschiedlichsten Organismen, bekannten wie unbekannten. Diese gesammelte Erbsubstanz wird in Fragmente zerlegt, die man in "gezähmte" Bakterien einschleust und von diesen ablesen lässt. Biochemische Testverfahren geben dann Aufschluss darüber, welche Gene auf den betreffenden DNA-Schnipseln liegen und was sie bewirken.

So verfuhren die GBF-Forscher und ihre Kollegen mit einer Probe, die sie dem Pansen einer Milchkuh entnommen hatten. Unter dem DNA-Material aus Dutzenden teilweise noch unbekannten Bakterien fanden sie dabei auch Gene für einige neuartige Enzyme, mit denen die Kleinstorganismen Pflanzenfasern auflösen können. Enzyme steuern chemische Reaktionen sehr spezifisch und mit wenigen Nebenwirkungen; manche von ihnen lassen sich deshalb gezielt für chemische Verfahren einsetzen. Die neu gefundenen Enzyme aus dem Pansen könnten möglicherweise genutzt werden, um Pflanzen besser in Rohmaterial für industrielle Prozesse umzuwandeln.

"Man nimmt an, dass Mikroorganismen 90 Prozent aller Lebensformen auf der Erde stellen", erklärt GBF-Wissenschaftler Dr. Peter Golyshin. "Unsere Arbeit hat gezeigt, dass diese Mikroorganismen ein enormes Potenzial haben: Man kann in ihnen völlig neue Enzyme mit ungewöhnlichen Eigenschaften finden - und voraussichtlich auch Wirkstoffe, die sich für medizinische Anwendungen eignen."

Für Prof. Timmis sind die Anwendungsmöglichkeiten der Metagenomik noch nicht einmal annähernd ausgeschöpft: "Auf der Oberfläche von Pflanzen und der Haut von Menschen und Tieren leben die verschiedensten mikrobiellen Gemeinschaften", erklärt Timmis, "ebenso wie im Verdauungstrakt. Diese komplexen Lebensgemeinschaften spielen eine entscheidende Rolle für die Gesundheit und die Nahrungsmittelverwertung."

Die Organismen in diesem bakteriellen Beziehungsgeflecht zu identifizieren und zu erforschen ist von höchstem Interesse für Medizin, Landwirtschaft und Ernährungswissenschaft. "Gegenwärtig planen Forschungszentren und Hochschulen aus mehreren Ländern, in einem internationalen Projekt das Metagenom des Menschen zu erforschen - also die DNA der Bakterien von Haut, Darmoberfläche, Atemwegen und so fort", sagt Timmis. "Unsere Forschung am Metagenom des Pansens hat wichtige Vorarbeiten für dieses Projekt geleistet."

Manfred Braun | idw
Weitere Informationen:
http://www.gbf.de/presseinformationen
http://www.gbf.de

Weitere Berichte zu: Bakterium Enzym Mikroorganismus

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein
02.12.2016 | Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald

nachricht Epstein-Barr-Virus: von harmlos bis folgenschwer
30.11.2016 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

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....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

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

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie