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News: Wenn Bakterien sich verbiegen

Es steht in jedem Biologiebuch: Eukaryoten - höhere Organismen, die im Gegensatz zu Bakterien einen Zellkern und Organellen haben - besitzen ein Zellskelett aus Proteinen, das für die Form der Zelle verantwortlich ist. Bakterien hingegen fehlt diese innere Stütze, ihre Gestalt wird ausschließlich durch die starre Zellwand bestimmt. - Doch der zweite Teil dieser Lehrmeinung ist nun ins Wanken geraten: Bei dem Bakterium Bacillus subtilis entdeckte ein Forscherteam zwei Proteine, die als Zellskelett dienen.
Auch Bakterien besitzen Gene, die die Zellform beeinflussen – doch bisher galt, das die darin kodierten Proteine ausschließlich Bestandteile der Zellwand sind und nicht im Zellinneren vorkommen. Doch Bacillus subtilis besitzt Gene, die denen ähneln, die bei Eukaryoten das fadenförmige Protein Actin kodieren – ein wichtiger Bestandteil ihres Zellskeletts (Cytoskelett). Das Team um Jeffrey Errington von der University of Oxford wollte herausfinden, ob und wie diese Gene die Form der Zelle beeinflussen. "Sie sehen aus wie die Fäden des Cytoskeletts der Eukaryoten", berichtet Errington über die von den beiden Genen kodierten spiralförmigen Proteine. Er vermutet einen Zusammenhang zwischen den beiden Genen und der Zellwandsynthese. Sein Team schaltete bei dem Bakterium Bacillus subtilis die Gene mbl und mreB einzeln aus und beobachteten die Folgen.

Ohne mbl fehlte Bacillus subtilis ein Protein, das in einer großen Doppelspirale von dem einen Ende des Bakteriums zum anderen verläuft. Das stäbchenförmige Bakterium wurde immer länger, verbog und verdrehte sich.

Ohne mreB fehlte hingegen ein querliegendes spiralförmiges Protein. Das Bakterium verlor die Kontrolle über seinen Umfang, beulte in der Mitte aus und starb. Gene, die mreB ähnlich sind, treten nach Beobachtungen des Forscherteams ausschließlich bei stäbchen- oder fadenförmigen, aber nicht in kugeligen Bakterien auf. Dies weist darauf hin, dass die Kugelform die Grundform ist, die ohne Proteingerüst auskommt.

Der Pathologe George Stewart von der Kansas State University in Manhattan bezeichnete die Studie als "elegant". Sie bestätige, dass Bakterien den Eukaryoten mehr ähneln als bislang vermutet – und dass sie mehr sind als ein "Beutel Enzyme".

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  • Quellen
ScienceNow
Cell 104(6): 913 – 922 (2001)

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