• Skip to main content
  • Skip to secondary menu
  • Skip to primary sidebar

Lebensmittel- & Biotechnologie

Das Fachportal für Lebensmittelindustrie und Biotechnologie

  • Abonnement
  • Impressum
  • Welkin Media Verlag
Startseite » Schlüsselprotein zur Kontrolle der Zellform in Magnetbakterien entdeckt

Schlüsselprotein zur Kontrolle der Zellform in Magnetbakterien entdeckt

4. Januar 2021 von Helmut Mitteregger

Die lebenden Zellen aller Organismen enthalten ein Zytoskelett, das ihre innere Struktur und ihre äußere Form stabilisiert. Dies gilt auch für magnetotaktische Bakterien. Sie erzeugen magnetische Nanopartikel, die sich in ihrem Inneren kettenförmig aneinanderreihen und ihnen eine Orientierung am Erdmagnetfeld ermöglichen. Mikrobiologen der Universität Bayreuth haben im Zytoskelett dieser Bakterien ein Protein entdeckt, das bei diesen Strukturierungsvorgängen eine zentrale Rolle spielt: Das Protein CcfM beeinflusst sowohl die Entstehung der zellulären „Kompassnadeln“ als auch die schraubenförmige Gestalt der Bakterien. In der Zeitschrift PNAS stellten die Forscher ihre Entdeckung vor.

Magnetotaktische Bakterien der Spezies Magnetospirillum gryphiswaldense sind Einzeller, die vor allem im Schlamm von Gewässern leben. Schnurförmig verkettete Nanopartikel, die Magnetosomen, verleihen diesen Bakterien eine ungewöhnliche Navigationsfähigkeit: Sie können ihre Fortbewegung am Erdmagnetfeld ausrichten. Wie bei allen lebenden Zellen handelt es sich bei ihrem Zytoskelett um ein komplexes Netzwerk aus dünnen fadenförmigen Proteinstrukturen. Wie dieses zelluläre Netzwerk zur charakteristischen Krümmung der Bakterien beiträgt und ob eine Verknüpfung zu Strukturen besteht, welche die Ausbildung, Lokalisierung und Verkettung der Magnetosomen steuern, war bisher unbekannt.

Hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie (3D-SIM) und Durchlichtaufnahmen der Zellform (weiß umrandet): In der Bakterienzelle besitzt CcfM eine filamentöse Struktur (li). Eine Überproduktion von CcfM bewirkt eine starke Zunahme der Zellkrümmung (re.). | Aufnahmen: Daniel Pfeiffer

Protein CcfM ist entscheidend

Das von einer Forschergruppe am Bayreuther Lehrstuhl für Mikrobiologie in Zusammenarbeit mit Forschern des MPI für Biochemie in Planegg-Martinsried und der Universität Kiel entdeckte Protein CcfM bietet nun aber einen Schlüssel zum Verständnis dieser Prozesse. In der Zellmembran der Bakterien verankert, ist das Protein einerseits an Vorgängen der Ausformung und Stabilisierung des schraubenförmigen Zellkörpers beteiligt, wie sie auch in anderen, nicht-magnetotaktischen Bakterien zu beobachten sind. Es beeinflusst andererseits aber auch zelluläre Vorgänge, die speziell nur in magnetotaktischen Bakterien vorkommen, insbesondere den Aufbau der inneren „Kompassnadel“. Daher ist CcfM vermutlich für die Navigationsfähigkeit der Bakterien in ihrem natürlichen Lebensraum von Vorteil. „Wir haben Indizien dafür gefunden, dass die vielfältigen Funktionen des Proteins CcfM die Überlebensfähigkeit der Bakterien im schlammigen Grund von Gewässern stärken könnte und ihnen insofern einen evolutionären Vorteil verschafft hat“, sagt Dr. Daniel Pfeiffer, Erst- und korrespondierender Autor der Studie und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Mikrobiologie.
Die Bayreuther Forscher sind den zentralen Steuerungsfunktionen von CcfM auf die Spur gekommen, indem sie magnetotaktische Bakterien hergestellt haben, die entweder überhaupt kein CcfM enthalten oder zu große Mengen dieses Proteins produzieren. Fehlt das Protein, ist die Krümmung der Bakterien verringert, und ihre Zellteilung ist gestört. Statt einer einzigen langen Kette von Magnetosomen entstehen kürzere Ketten. Im Falle einer genetisch bedingten Überproduktion kommt es hingegen zu einer drastischen Verstärkung der Krümmung im Zellkörper. Zudem bildet sich die Kette der Magnetosomen an einer falschen Stelle im Zellkörper, oder sie zerreißt sogar in manchen Fällen.
Auf der Basis der neuen Erkenntnisse wollen die Autoren der jetzt kürzlich erschienenen Studie ihre Untersuchungen zu zellulären Prozessen in magnetotaktischen, aber auch anderen nichtmagnetischen Bakterien weiter intensivieren. Ein umfassendes Verständnis zur Kontrolle der Zellmorphologie in magnetotaktischen Bakterien ist auch von Interesse für die Konstruktion magnetisch steuerbarer „Nanoroboter“, welche in technischen oder medizinischen Applikationen zum Einsatz kommen könnten.

Originalpublikation:
Daniel Pfeiffer et al.: „A bacterial cytolinker couples positioning of magnetic organelles to cell shape control“. PNAS – Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (2020).
DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2014659117

Dr. Daniel Pfeiffer in einem Labor der Bayreuther Mikrobiologie neben einem 3D-SIM-Mikroskop, das fluoreszenzmikroskopische Aufnahmen mit hoher Auflösung ermöglicht. | Foto: Christian Wißler.

Filed Under: Forschung, News Tagged With: 3D-SIM-Mikroskop, Magnetbakterien, Magnetosomen, Schlüsselprotein CcfM, Universiät Bayreuth

Weitere Nachrichten

Durchbruch in der hochauflösenden Fluoreszenzmikroskopie

Am Max-Planck-Institut für medizinische Forschung in Heidelberg wurde ein superauflösendes Mikroskop mit einer räumlich-zeitlichen Genauigkeit von einem Nanometer pro Millisekunde entwickelt. Durch eine Weiterentwicklung der MINFLUX-Mikroskopie hin … [Weiterlesen...] about Durchbruch in der hochauflösenden Fluoreszenzmikroskopie

BASF investiert in das Geschäft mit Riech- und Geschmacksstoffen

Die BASF investiert in das Geschäft im Bereich Riech- und Geschmacksstoffe durch neue Anlagen für Citral, Menthol und Linalool. Die World-Scale-Anlage für Citral in Zhanjiang, China, sowie die Anlagen zur Weiterverarbeitung von Menthol und Linalool … [Weiterlesen...] about BASF investiert in das Geschäft mit Riech- und Geschmacksstoffen

Minebea Intec auf der InterPack 2023

Minebea Intec zeigt auf der InterPack 2023 von 04. bis 10. Mai in Düsseldorf seine Produkte und Innovationen für mehr Produktsicherheit und Effizienz. Mit dabei sind Anlagen für die visuelle Produktinspektion, wie dem VisioPointer, bis hin zu einer … [Weiterlesen...] about Minebea Intec auf der InterPack 2023

AIT Austrian Institute of Technology mit neuer Geschäftsführung

Die neue Geschäftsführung des AIT Austrian Institute of Technology, der größten Research and Technology Organisation in Österreich, steht fest. Die künftige Dreier-Geschäftsführung aus Brigitte Bach, Andreas Kugi und Alexander Svejkovsky zeichnet … [Weiterlesen...] about AIT Austrian Institute of Technology mit neuer Geschäftsführung

Primary Sidebar

Aktuelle Ausgabe

Welkin Media News

Aktuelle Nachrichten aus unseren anderen Online-Portalen Österreichische Chemie Zeitschrift und Österreichische Kunststoffzeitschrift.

  • Neue Materialien für eine emissionsfreie Zukunft
    on 22. März 2023 by Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Der excellent=austria „Materials for Energy Conversion and Storage“ Cluster erforscht neue Technologien für effiziente Energieumwandlung. Dafür sollen dafür Nanokatalysatoren entwickelt werden, auf denen chemische Reaktionen rasch und […]

  • Cubicure erhält ISO 9001 Zertifizierung
    on 21. März 2023 by Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Das Wiener 3D-Druck-Unternehmen Cubicure hat die ISO 9001 Zertifizierung von Qualitätsmanagementsystemen erhalten. Dank der Umsetzung dieser Norm konnte Cubicure die Wertschöpfungskette optimieren und dadurch die Produktentwicklung […]

  • B&R beim Smart Green Island Makeathon
    on 20. März 2023 by Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    B&R unterstützte drei Teams beim Smart Green Island Makeathon darin, in kurzer Zeit innovative Konzepte und Prototypen zu erarbeiten. B&R engagiert sich seit langem für die Aus- und Weiterbildung junger Menschen - denn die Industrie […]

  • In schnellem Schritt zu hochwertigen Kunststoffrezyklaten
    on 17. März 2023 by Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Die Produktion von Kunststoffrezyklaten deckt bei weitem nicht die Nachfrage und stellt die Branche vor große Herausforderungen. Die neuesten technologischen Fortschritte bei der Flakesortierung tragen dazu bei, die Lücke zwischen Angebot und […]

  • Baubeginn für BASF Acryl­säure­komplex in Zhanjiang
    on 17. März 2023 by Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Die BASF hat am Verbundstandort Zhanjiang, China, mit dem Bau eines neuen Produktionskomplexes für Acrylsäure, Butylacrylat und 2-EHA begonnen. Der Komplex soll bis 2025 in Betrieb genommen werden und wird eine jährliche Produktionskapazität von […]

  • Klimaneutralität
    on 15. März 2023 by Lexikon (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Unter Klimaneutralität versteht man das Gleichgewicht zwischen CO2 Emissionen und CO2 Aufnahmen aus der Atmosphäre in sogenannten Senken. Als Kohlenstoffsenke wird ein System bezeichnet, das mehr Kohlenstoff aufnimmt als es abgibt. Die wichtigsten […]

  • Nullemission
    on 15. März 2023 by Lexikon (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Der Begriff Nullemission bedeutet, dass keine klimaschädlichen Emissionen bei der Produktion und anderen Prozessen entstehen. Der Begriff ist nicht rechtlich geschützt und kann sich auf unterschiedliche Schadstoffe sowie Teile des Produktions- […]

  • Atomuhr
    on 15. März 2023 by Lexikon (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Die Atomuhr (Atomfrequenznormal) nutzt Energieübergänge zwischen zwei Zuständen eines Atoms wie Cäsium, Rubidium oder Wasserstoff. Die Zeitanzeige einer Referenzuhr wird fortwährend mit dem Taktgeber verglichen und angepasst. Atomuhren sind […]

  • Engel erweitert Ausbildungsmöglichkeiten
    on 15. März 2023 by Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    ENGEL erweitert mit der Ausbildung kaufmännischer Lehrlinge ab Herbst 2023 das bereits neuen technische Lehrberufe umfassende Ausbildungsangebot. Außerdem wird abseits der Herbsttermine Ende März ein zusätzlicher „Tag der offenen […]

  • Topologische Eigenschaften zweiatomiger Moleküle entdeckt
    on 15. März 2023 by Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Forscher des Institute of Science and Technology Austria (ISTA) haben die topologischen Eigenschaften zweiatomiger Moleküle entdeckt. Ihre Erkenntnisse versprechen mögliche zukünftige Anwendungen in der Chemie. Der Beitrag Topologische […]

Copyright © 2023 · Welkin Media Verlag