Der Einzeller "Sulfolobus solfataricus" ist ein typischer Vertreter aus dem Reich der Archaeen (Urbakterien). Diese bilden neben den Bakterien und den Eukaryoten eine der drei Sparten, in die alle Lebewesen eingeteilt werden. Ein Team um den Mikrobiologen Udo Bläsi untersucht seit Jahren die Proteinsynthese von S. solfataricus. Vor kurzem konnten die WissenschafterInnen erstmals einen Proteinbiosynthesefaktor identifizieren, der zum Überleben des Einzellers unter extremen Bedingungen beiträgt. Die Ergebnisse wurden am 28. Jänner im US-Wissenschaftsmagazin "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS) publiziert. |
"Die Forschung rund um das Reich der Archae ist besonders spannend, da es bis dato noch nicht intensiv untersucht wurde und uns immer wieder Neues entdecken lässt", erklärt Ao. Univ.-Prof. Dr. Udo Bläsi vom Department für Mikrobiologie und Immunbiologie. Der Mikrobiologe forscht schon seit 15 Jahren zur Proteinsynthese bei Bakterien: "Hier interessiert uns, welche Signale und Faktoren die Proteinsynthese beeinflussen. Dieselbe Frage stellten wir im Zuge unserer Forschung auch für 'S. solfataricus'."
Im heißen Schwefelbad daheim
Sulfolobus wurde vor rund 40 Jahren am Vesuv entdeckt. Dieser Einzeller fühlt sich in heißen Schwefelquellen rund um 80 Grad Celsius, wie man sie unter anderem im Yellowstone-Nationalpark findet, am wohlsten. Er ernährt sich von Schwefel, weist aber ob der extremen Lebensbedingungen nur ein sehr langsames Wachstum auf.
Der Sulfolobus ist für die Archaeen, die alle unter Extrembedingungen vorkommen, ein Modellorganismus, da seine Genomsequenz seit einigen Jahren bekannt ist. Die ForscherInnen rund um Bläsi konnten daher in ihrem vom FWF geförderten Projekt die Proteinsynthese des Einzellers aufschlüsseln und mit Hilfe molekularbiologischer Methoden alle dafür sechs verantwortlichen Faktoren künstlich im Labor herstellen.
Identifizierung des Initiationsfaktors
Einer der wichtigsten Faktoren, die Bläsi, der die Forschung gemeinsam mit KollegInnen aus Italien durchführte, identifizieren konnte, ist der "Initiationsfaktor 2": "Ohne diesen Faktor könnte die Proteinsysnthese im Einzeller 'Sulfolobus solfataricus' nicht starten", so Udo Bläsi: "Doch er initiiert nicht nur die Proteinsynthese, sondern schützt gleichzeitig die mRNA (messenger-RNA) vor einem vorzeitigen Abbau."
Schutz spart Energie
Auch bei Bakterien und Eukaryoten findet sich Faktoren, die eine Schutzfunktion für die m-RNA übernehmen "Wir haben schon seit längerem vermutet, dass es sich bei den Archaeen ähnlich verhält, nun haben wir den Beweis erbracht", erklärt Udo Bläsi.
Gerade für "Sulfolobus" und andere Archaeen ist diese Schutzfunktion lebensnotwendig: Da Archaeen generell unter sehr extremen Lebensbedingungen existieren, ist für sie Energie sehr wertvoll. "So kommt der Zelle jeder Verlust einer mRNA teuer zu stehen. Der Schutz durch den Initiationsfaktor 2, der an die mRNA bindet, spart der Zelle somit Energie", so Bläsi.
Diese These konnten die ForscherInnen im Laborversuch bestätigen, indem sie Archaeen im Labor unter extremen Bedingungen wachsen ließen: "Unter diesen Bedingungen wurde mehr von dem Initiationsfaktor erzeugt und gleichzeitig kam es zu einer erhöhten Stabilität der mRNA."
Da Studien mit genetisch veränderten Archaeen im Labor erst seit kurzem möglich sind, werden in den nächsten Jahren noch weitere Durchbrüche erwartet. (td)
Das Paper "Translation initiation factor a/eIF2(-γ) counteracts 5` to 3` mRNA decay in the archaeon Sulfolobussolfataricus", das Ao. Univ.-Prof. Dr. Udo Bläsi vom Department für Mikrobiologie und Immunbiologie gemeinsam mit ForscherInnen aus Italien erarbeitete, erschien am 28. Jänner 2008 online im Wissenschaftsmagazin "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS).
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