Nr. 154 / 2015

18. Juni 2015 : Biophysiker Jacob Piehler untersucht Adaptionsmechanismen von Darmbakterien – Publikation in »Nature«

Wie gelingt es Bakterien, sich an veränderte Umgebungen anzupassen und somit zu überleben? Welche Anpassungsmechanismen spielen hierbei eine Rolle? Dies untersuchte jetzt eine internationale Forschergruppe zu der auch der Biophysiker Prof. Dr. Jacob Piehler vom Fachbereich Biologie/Chemie der Universität Osnabrück zählt. Die Ergebnisse ihrer Forschungen stellen sie in einem Artikel in der aktuellen Ausgabe der renommierten Wissenschaftszeitschrift »Nature« vor.

Zum Hintergrund: Wie alle anderen Lebewesen auch, müssen sich Bakterien einer sich ständig verändernden Umwelt anpassen, um zu überleben. Bislang ist weitestgehend ungeklärt, wie ihnen dies im Einzelnen gelingt. Die Ergebnisse der Forschergruppe weisen nun nach, dass sich die Oberfläche von dem Darmbakterium Escherichia coli in einem Umwandlungsprozess verändert, um auf neue Umweltbedingungen adaptiv reagieren zu können.

Die äußere Membran der Bakterien stellt somit eine räumlich und zeitlich organisierte Struktur dar: Inseln von Poren für die Aufnahme bestimmter Nährstoffe (sogenannten »outer membrane proteins«, OMPs) werden zu den Zellpolen transportiert, wodurch nur ein geringer Teil der Tochterzellen die »alten« OMPs erhält. Dieser Mechanismus ermöglicht der Mehrzahl der nachwachsenden Bakterien, sich mit einem alternativen Repertoire von Poren auszustatten und sich so optimal an verändernde Umweltumgebungen anzupassen.

»Durch unsere Membranmodelle konnten wir Teile dieser Prozesse in künstlichen Membranen nachstellen und in Zukunft auch auf molekularer Ebene verstehen«, so Piehler. Da diese Mechanismen sehr spezifisch für Bakterien sind, eröffnen sie möglicherweise Strategien für die Entwicklung neuartiger Antibiotika.    

Patrice Rassam, Nikki A. Copeland, Oliver Birkholz, Csaba To ́th, Matthieu Chavent, Anna L. Duncan, Stephen J. Cross, Nicholas G. Housden, Renata Kaminska, Urban Seger, Diana M. Quinn, Tamsin J. Garrod, Mark S. P. Sansom, Jacob Piehler, Christoph G. Baumann & Colin Kleanthous: Supramolecular assemblies underpin turnover of outer membrane proteins in bacteria. In: Nature. Artikel DOI: 10.1038/nature14461  www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14461.html

Weitere Informationen für die Redaktionen:
Prof. Dr. Jacob Piehler, Universität Osnabrück
Fachbereich Biologie/Chemie
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piehler@uni-osnabrueck.de