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News: Kristalline Gene

Wenn Gefahr droht, dann reagieren Tiere mit Flucht, Kampf oder 'Einfrieren' - dem sogenannten Totstellreflex. Bakterien geben letzterem eine völlig neue Bedeutung. Sie haben ein Protein, das bei Nahrungsmangel oder in Gegenwart von schädigenden Chemikalien dazu führt, daß ihre Gene auskristallisieren. Dieser Prozeß könnte zur Konservierung von genetischem Material oder Enzymen von Nutzen sein.
Das Darmbakterium Escherichia coli stellt bei Streß das Protein Dps her, das an die DNA bindet. Welchen Zweck Dps erfüllt, war bisher nicht bekannt. Eine Vermutung war, daß das Protein Eisen bindet, welches die toxische Wirkung von freien Radikalen verhindern kann. Allerdings sieht es jetzt so aus, als ob Dps einen viel umfassenderen Schutz bietet.

In Nature vom 1. Juli 1999 beschreiben Abraham Minsky und seine Mitarbeiter vom Weizmann Institute of Science eine überraschende Beobachtung. Die Wissenschaftler mischten DNA und Dps und stellten fest, daß die Mixtur nahezu unvermittelt auskondensierte und sich in Kristallen anordnete. Die Kristalle waren dabei so klein, daß sie nur unter dem Elektronenmikroskop zu erkennen waren.

Dasselbe Ergebnis erhielten sie auch bei Versuchen mit Escherichia coli. Zellen, die große Mengen an Dps produziert hatten, enthielten kleine, gestreifte, tellerförmige Körperchen, die sich bei genauerer Betrachtung als DNA-Dps-Kristalle entpuppten. Die Zellen waren also zumindest – teilweise – kristallin.

Kristalle sind eigentlich ein Sinnbild für "tote Materie". Die scharfkantigen und nadelspitzen Strukturen, die zum Beispiel beim Erfrieren entstehen, zerstören die Zellwand und sind daher zumindest teilweise für den Tod der Organismen verantwortlich. Warum aber schaden die Kristalle den Bakterien nicht?

Bisher können Minsky und seine Mitarbeiter darauf keine Antwort geben. Es wäre möglich, daß die DNA durch das Kristallgitter besser gegen die schädlichen Einflüsse geschützt wird. Sie ist wie in einem Käfig eingeschlossen, in den Radikale oder andere Substanzen nicht eindringen können.

Die Beobachtung könnte auch die längerfristige Aufbewahrung von genetischem Material oder anderen empfindlichen Biomolekülen ermöglichen. Das Einfrieren in Wasser ist nicht möglich, da die Proteine ihre Form und damit ihre Funktionsfähigkeit verlieren. Vielleicht kann Dps hier Abhilfe schaffen.

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