Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die nackte Wahrheit: Wenn ein Mikroorganismus seine Hüllen fallen lässt

22.10.2019

ForscherInnen untersuchten Rolle der S-Schicht in Mikroorganismen

Mikroorganismen besitzen eine besonders schützende Zellwand – die sogenannte S-Schicht. Aber was passiert, wenn diese entfernt wird? Ein Team um Christa Schleper vom Department für Ökogenomik und Systembiologie der Universität Wien hat eine Methode, basierend auf einer CRISPR-Genschere entwickelt, um die Zellwand abzulösen und so ihre Funktion genauer zu untersuchen.


Heiße Schwefelquelle aus der Sulfolobus solfataricus isoliert wurde - Pozzuoli, Italien. Rechts im Bild: Christa Schleper.

© AG Schleper


Die Struktur der S-layer kann man mittels Elektronenmikroskopie visualisiert werden.

© Kevin Pfeifer

Die ForscherInnen zeigen in ihrer aktuellen Studie, dass die fehlende S-Schicht einen großen Effekt auf die Zellteilung und die Infektion mit Viren hat. Die Publikation erscheint in Nature Communications.

Archaea sind einzellige Mikroorganismen, die oft extreme Lebensräume lieben. Man findet sie in Seen mit hoher Salzkonzentration, Habitaten mit sehr niedrigen oder hohen pH-Werten, unter dem Eis der Arktis oder in vulkanischen heißen Quellen.

In der aktuellen Untersuchung haben die ForscherInnen um Schleper mit Sulfolobus solfataricus gearbeitet – einem extrem thermophilen Archaeon, das aus einer sprudelnden 80°C-heißen, sauren und schwefeligen Quelle in Pozzuoli, Italien, stammt.

Um diese hohen Temperaturen und niedrigen pH-Werte aushalten zu können, muss Sulfolobus eine wahrlich "dicke Haut" haben. Das ist auch der Fall, denn betrachtet man diese Archaea unter dem Elektronenmikroskop, so erkennt man eine symmetrisch-angeordnete Zellwand, die wie ein schützendes Kettenhemd die einzelne Zelle umgibt.

Diese proteinhaltige Zellwand wird S-layer ("surface layer" oder auch S-Schicht) genannt. Sie bildet – im Gegensatz zur sonst eher fluiden Zelle – einen starren und stabilen Zellpanzer.

Die S-Schicht ist weit verbreitet bei Archaea und findet sich auch bei einigen Bakterien, weshalb sie wahrscheinlich eine frühe Erfindung der Evolution darstellt und womöglich schon die ersten Mikroorganismen unserer Erde geschützt hat. Das lässt darauf schließen, dass sie eine wichtige Rolle für das Leben eines Mikroorganismus spielt, die möglicherweise über die Funktion des schützenden Panzers hinausgeht.

Ohne S-Schicht kann sich die Zelle nicht mehr teilen

In der aktuellen Publikation hat die Forschungsgruppe um Schleper zusammen mit der Arbeitsgruppe von Bernhard Schuster der Universität für Bodenkultur Wien wichtige physiologische Rollen der S-Schicht erforscht. Mit Hilfe einer eigens etablierten, auf einer CRISPR Genschere basierenden Methode konnten die ForscherInnen die Expression des S-Schicht-Gens verringern und somit die Zellwand an der Zelloberfläche stark reduzieren bzw. ablösen.

Bei der Untersuchung konnten die ErstautorInnen Isabelle Anna Zink und Kevin Pfeifer zeigen, dass die reduzierten Zellen bis zu fünfmal größer und deformiert waren. Zudem trugen sie mehr Genom-Kopien als gewöhnlich. Diese Beobachtungen lassen darauf schließen, dass sich die Zellen nicht mehr teilen konnten und die S-Schicht daher wichtig für eine kontrollierte und erfolgreiche Zellteilung ist.

Zudem konnte das Sulfolobus-spezifische Virus "SSV1" die Zellen weniger gut infizieren, was eine Rolle der Zellwand als Virusrezeptor vermuten lässt. "In dieser Studie zeigen wir erstmals wichtige Funktionen der S-Schicht für die Zellteilung und die Viren-Infektion. Zudem haben wir eine neue Methode etabliert, um lebenswichtige Gene in Mikroorganismen besser untersuchen zu können", sagt Christa Schleper.

Publikation in Nature Communications:
"CRISPR-mediated gene silencing reveals involvement of the archaeal S-layer in cell division and virus infection". AUTOREN. Nature Communications.
DOI 10.1038/s41467-019-12745-x

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Univ.-Prof. Dipl.-Biol. Dr. Christa Schleper
Leiterin der Division für Archaea Biology and Ecogenomics des Departments für Ökogenomik und Systembiologie der Fakultät für Lebenswissenschaften
Universität Wien
1090 - Wien, Althanstraße 14 (UZA I)
+43-1-4277-765 10
+43-664-60277-765 10
christa.schleper@univie.ac.at

Stephan Brodicky | Universität Wien
Weitere Informationen:
https://www.univie.ac.at/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Schutz der neuronalen Architektur
05.06.2020 | Universität Heidelberg

nachricht Akute myeloische Leukämie: Größerer Entscheidungsspielraum bei Therapie-Start
05.06.2020 | Nationales Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC)

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: Sehvermögen durch Gentherapie wiederherstellen

Neuer Ansatz zur Behandlung bislang unheilbarer Netzhautdegeneration

Menschen verlassen sich in erster Linie auf ihr Augenlicht. Der Verlust des Sehvermögens bedeutet, dass wir nicht mehr lesen, Gesichter erkennen oder...

Im Focus: Restoring vision by gene therapy

Latest scientific findings give hope for people with incurable retinal degeneration

Humans rely dominantly on their eyesight. Losing vision means not being able to read, recognize faces or find objects. Macular degeneration is one of the major...

Im Focus: Kleines Protein, große Wirkung

In Meningokokken spielt das unscheinbare Protein ProQ eine tragende Rolle. Zusammen mit RNA-Molekülen reguliert es Prozesse, die für die krankmachenden Eigenschaften der Bakterien von Bedeutung sind.

Meningokokken sind Bakterien, die lebensbedrohliche Hirnhautentzündungen und Sepsis auslösen können. Diese Krankheitserreger besitzen ein sehr kleines Protein,...

Im Focus: Small Protein, Big Impact

In meningococci, the RNA-binding protein ProQ plays a major role. Together with RNA molecules, it regulates processes that are important for pathogenic properties of the bacteria.

Meningococci are bacteria that can cause life-threatening meningitis and sepsis. These pathogens use a small protein with a large impact: The RNA-binding...

Im Focus: Magnetische Kristallschichten für den Computer von Morgen

Ist die Elektronik, so wie wir sie kennen, am Ende?

Der Einsatz moderner elektronischer Schaltkreise für immer leistungsfähigere Rechentechnik und mobile Endgeräte stößt durch die zunehmende Miniaturisierung in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Was Salz und Mensch verbindet

04.06.2020 | Veranstaltungen

Gebäudewärme mit "grünem" Wasserstoff oder "grünem" Strom?

26.05.2020 | Veranstaltungen

Dresden Nexus Conference 2020 - Gleicher Termin, virtuelles Format, Anmeldung geöffnet

19.05.2020 | Veranstaltungen

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

Schutz der neuronalen Architektur

05.06.2020 | Biowissenschaften Chemie

Wie das Gehirn unser Sprechen kontrolliert - Beide Gehirnhälften leisten besonderen Beitrag zur Sprachkontrolle

05.06.2020 | Interdisziplinäre Forschung

Akute myeloische Leukämie: Größerer Entscheidungsspielraum bei Therapie-Start

05.06.2020 | Biowissenschaften Chemie

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