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Zellbiologie: Rundum-Charakterisierung einer Bakterienzelle

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Einem internationalen Forscherteam ist es gelungen, praktisch sämtliche Zellvorgänge innerhalb des Bakteriums Mycoplasma pneumoniae zu katalogisieren. Die Wissenschaftler erfassten dazu die Gesamtheit der Proteine, RNA-Abschriften und Stoffwechselvorgänge. Das Genom von M. pneumoniae – einem Erreger der atypischen Lungenentzündung – ist selbst im Vergleich zu dem anderer Bakterien winzig. Die Forscher erhoffen sich von ihren Untersuchungen deshalb auch Aufschluss über die Frage nach der Mindestausstattung eines lebensfähigen Organismus.

Geleitet wurde die Dreifachstudie von Peer Bork und Anne-Claude Gavin vom European Molecular Biology Laboratory in Heidelberg und ihrem ehemaligen Kollegen Luis Serrano, jetzt am Centre de Regulacio Genòmica in Barcelona. Eine Gruppe analysierte das Transkriptom, also sämtliche RNA-Moleküle, in die das Erbgut übersetzt wird, unter verschiedenen Umweltbedingungen [1]. Eine zweite erfasste das Metabolom – die Gesamtheit der Stoffwechselvorgänge innerhalb von M. pneumoniae – unter den gleichen Bedingungen [2]. Die dritte Gruppe konzentrierte sich auf das so genannte Proteom und damit auf die Frage, welche Proteine wann gebildet werden und wie sie miteinander interagieren [3].

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Proteom,Transkriptom und Metabolom | Das Bakteriums Mycoplasma pneumoniae erweist sich als komplexer Organismus. Im Zentrum der smybolisch dargestellten Stoffwechselwege ist ein Ribosom – die Proteinfabrik der Zelle – dargestellt.
Wie die Forscher berichten, erwies sich das Innenleben der Bakterie trotz der Kürze des DNA-Strangs als überraschend komplex: Viele Proteine würden beispielsweise eine Doppelfunktion übernehmen und sich mit einer Vielzahl verschiedener Partner zu Komplexen zusammenfinden. Auch bei der Genregulation habe die Zelle Wege gefunden, den Mangel an spezialisierten Steuerungsmolekülen wettzumachen. Im Detail seien die genauen Mechanismen allerdings noch nicht verstanden.

In vielerlei Hinsicht zeige das Bakterium eine Zellorganisation, die der von Zellen mit Zellkern (Eukaryoten) ähnele, urteilen Howard Ochman und Rahul Raghavan von der University of Arizona in einem Begleitkommentar [4]. M. pneumoniae sei "randvoll mit hochkomplexen Regulationsnetzen und innovativen Signalwegen". All das lege den Schluss nahe, dass es "simple Bakterien" nicht gebe. (jd)

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  • Quellen
[1] Güell, M. et al.: Transcriptome Complexity in a Genome-Reduced Bacterium. In Science 326, S. 1268–1271, 2009.
[2] Yus, E. et al.: Impact of Genome Reduction on Bacterial Metabolism and Its Regulation. In: Science 326, S. 1263–1268, 2009.
[3] Kühner, S. et al.: Proteome Organization in a Genome-Reduced Bacterium. In: Science 326, S. 1235–1240, 2009.
[4] Ochman, H., Raghavan, R.: Excavating the Functional Landscape of Bacterial Cells. In: Science 326, S. 1200–1201, 2009.

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