Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

RNA gegen giftige Zucker

17.04.2013
Forscher aus Würzburg beschreiben im Fachblatt „Cell“ eine neue Form der Genaktivierung. Sie zeigen auch, wie Salmonellen damit ihre Vergiftung durch zu viel Zucker verhindern. Die neuen Erkenntnisse könnten für die Biotechnologie spannend sein.
Zucker ist für alle Organismen lebenswichtig. Bakterien, Pflanzen, Tiere und der Mensch nutzen Glukose & Co. als Energielieferanten und Baustoffe. Die Einstellung der richtigen Zuckerkonzentration in der Zelle ist darum ein wichtiger Vorgang.

Wenn Bakterien den Zucker Glukose in ihre Zellen aufgenommen haben, versehen sie ihn zuerst mit einer Phosphatgruppe. Das verhindert, dass die Glukose einfach wieder aus der Zelle entweicht. Gleichzeitig wird sie dadurch als Energiequelle zugänglich gemacht.

Stress-Antwort auf zu viel Zucker

So dringend Bakterien die Glukose brauchen: Sie kann ihnen auch gefährlich werden. Denn ein Übermaß an Zucker in der Zelle behindert das Wachstum der Bakterien und kann sogar ihr Erbgut schädigen.

„Auf zu viel Zucker reagieren Bakterien darum mit einer Stress-Antwort“, sagt Professor Jörg Vogel vom Institut für Molekulare Infektionsbiologie der Universität Würzburg: Dabei sorgt ein kleines RNA-Molekül dafür, dass die Menge der Transporter verringert wird, die den Zucker in die Zelle importieren.

Lange gesuchtes System gefunden

Diese Stress-Antwort verläuft allerdings relativ langsam. „Es muss darum zusätzlich eine andere Möglichkeit zum Stress-Abbau geben, mit der Bakterien die problematischen Zucker schneller loswerden können“, so Vogel. Dieses System werde seit rund 40 Jahren gesucht.

Vogels Team hat das System nun gemeinsam mit Carin Vanderpool aus Illinois (USA) bei Salmonellen nachgewiesen. Dabei stießen die Forscher auf einen bislang unbekannten Mechanismus der Genaktivierung, wie sie im Fachblatt „Cell“ berichten.

Kleine RNA löst schnelle Antwort aus

Dreh- und Angelpunkt bei der schnellen Entzuckerung der Salmonellen ist ein kleines RNA-Molekül, das auch die langsame Stress-Antwort auf Zucker auslöst: Es aktiviert ein Enzym, das die Phosphatgruppe von der Glukose und anderen Zuckern wieder entfernt, so dass diese quasi von alleine aus der Zelle fließen können.

„Die kleine RNA löst die schnelle Stress-Antwort über einen völlig neuartigen Mechanismus der Genregulation aus“, erklärt der Würzburger Professor. „Sie stabilisiert aktiv die Boten-RNA für das Phosphatase-Enzym und treibt so dessen Menge in der Zelle schnell in die Höhe.“

Das zeige erneut, dass RNA-Moleküle sich gegenseitig regulieren können, ganz ohne Proteine. Faszinierend daran sei auch, dass dieselbe regulatorische RNA Gene mit ähnlicher Funktion sowohl aktivieren als auch unterdrücken und dadurch sehr präzise dem Stress begegnen kann.

Interessant für Biotechnologie und Antibiotika-Forschung

Die neuen Erkenntnisse können laut Vogel für die Industrie interessant sein, genauer: für die biotechnologische Produktion von Zuckern mit Bakterienkulturen. So könnten zum Beispiel Bakterien über die wichtige kleine RNA so verändert werden, dass sie möglichst viel Zucker in der Zelle behalten – auch wenn das ihren Tod bedeutet. Auf diese Weise ließe sich die Zucker-Ernte in Bioreaktoren erhöhen.

Außerdem nehmen Bakterien – auch Krankheitserreger wie Salmonellen – viele Zucker auf, die sie gar nicht verarbeiten können. „Hemmt man gezielt die Aktivierung der Stress-Antwort, sollte das die Wirksamkeit von Antibiotika erhöhen“, erklärt Vogel.

Small RNA-Mediated Activation of Sugar Phosphatase mRNA Regulates Glucose Homeostasis. Kai Papenfort, Yan Sun, Masatoshi Miyakoshi, Carin K. Vanderpool, and Jörg Vogel. Cell, Volume 153, Issue 2, 426-437, 11 April 2013, doi: 10.1016/j.cell.2013.03.003

Kontakt

Prof. Dr. Jörg Vogel, Institut für Molekulare Infektionsbiologie, Universität Würzburg, T (0931) 31-80898 joerg.vogel@uni-wuerzburg.de

Ein kleines RNA-Molekül macht Zucker so “flüssig”, dass er quasi von alleine aus Bakterienzellen hinausläuft – das will diese Grafik sagen. (Bild: Manja Herrmann)

HINWEIS: Prof. Vogel ist in den folgenden Tagen nur per E-Mail erreichbar.

Robert Emmerich | Uni Würzburg
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Plötzlich gealtert
16.01.2019 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

nachricht Klettverschluss für menschliche Zellen
16.01.2019 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

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: Fliegende optische Katzen für die Quantenkommunikation

Gleichzeitig tot und lebendig? Max-Planck-Forscher realisieren im Labor Erwin Schrödingers paradoxes Gedankenexperiment mithilfe eines verschränkten Atom-Licht-Zustands.

Bereits 1935 formulierte Erwin Schrödinger die paradoxen Eigenschaften der Quantenphysik in einem Gedankenexperiment über eine Katze, die gleichzeitig tot und...

Im Focus: Flying Optical Cats for Quantum Communication

Dead and alive at the same time? Researchers at the Max Planck Institute of Quantum Optics have implemented Erwin Schrödinger’s paradoxical gedanken experiment employing an entangled atom-light state.

In 1935 Erwin Schrödinger formulated a thought experiment designed to capture the paradoxical nature of quantum physics. The crucial element of this gedanken...

Im Focus: Implantate aus Nanozellulose: Das Ohr aus dem 3-D-Drucker

Aus Holz gewonnene Nanocellulose verfügt über erstaunliche Materialeigenschaften. Empa-Forscher bestücken den biologisch abbaubaren Rohstoff nun mit zusätzlichen Fähigkeiten, um Implantate für Knorpelerkrankungen mittels 3-D-Druck fertigen zu können.

Alles beginnt mit einem Ohr. Empa-Forscher Michael Hausmann entfernt das Objekt in Form eines menschlichen Ohrs aus dem 3-D-Drucker und erklärt: «Nanocellulose...

Im Focus: Nanocellulose for novel implants: Ears from the 3D-printer

Cellulose obtained from wood has amazing material properties. Empa researchers are now equipping the biodegradable material with additional functionalities to produce implants for cartilage diseases using 3D printing.

It all starts with an ear. Empa researcher Michael Hausmann removes the object shaped like a human ear from the 3D printer and explains:

Im Focus: Roter Riesenvollmond in den Morgenstunden des 21. Januar

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg - Frühaufsteher sind diesmal im Vorteil: Wer am Morgen des 21. Januar 2019 vor 6:45 Uhr einen Blick an den Himmel wirft, kann eine totale Mondfinsternis bestaunen. Dann leuchtet der sonst so strahlende Vollmond zwischen den Sternbildern Zwillingen und Krebs glutrot.

Um das Finsternis-Spektakel in seiner gesamten Länge zu verfolgen, muss man allerdings sehr früh aus dem Bett: Kurz nach 4:30 Uhr beginnt der Mond sich langsam...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Wie Daten und Künstliche Intelligenz die Produktion optimieren

16.01.2019 | Veranstaltungen

Unsere digitale Gesellschaft im Jahr 2040

16.01.2019 | Veranstaltungen

Superbeschleuniger im Fokus

16.01.2019 | Veranstaltungen

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

So schnell erwärmen sich die Dauerfrostböden der Welt

16.01.2019 | Geowissenschaften

Wirken Strahlen besser mit Gold?

16.01.2019 | Förderungen Preise

Wie Daten und Künstliche Intelligenz die Produktion optimieren

16.01.2019 | Veranstaltungsnachrichten

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