Urbakterien sind Schwimm-Weltmeister

Archaeen, auch als Urbakterien bezeichnet, sind im Verhältnis zu ihrer Körpergröße die schnellsten Lebewesen der Welt.

Methanocaldococcus villosus bewegt sich mit Hilfe von mehr als 50 Geißeln.Quelle: Gerhard Wanner (LMU München)

Das haben Biologen der Universität Regensburg nachgewiesen. Wie sie im Fachmagazin Applied and Environmental Microbiology (2012, Bd. 78, S. 1670-1674) beschreiben, haben sie dabei nicht die Geschwindigkeit in Stundenkilometern gemessen, bei der größere Lebewesen besser abschneiden. Stattdessen legten sie die relative Einheit „Körperlänge pro Sekunde“ (bps – bodies per second) zugrunde. Nach dieser Messung erreichen zwei Archaeenarten, Methanocaldococcus jannaschii und Methanocaldococcus villosus, Geschwindigkeiten von 400 bis 500 bps. Bei einem Sportwagen würde die gleiche Geschwindigkeit ein Tempo von 6.000 km/h bedeuten. Die Bakterien sind damit die schnellsten Lebewesen der Welt. Darüber hinaus beobachteten die Forscher auch zwei verschiedene Schwimmstile: Einen geradlinigen und eine Art Zickzackkurs, welchen die Bakterien in der Nähe von Oberflächen einsetzen. „Die Kombination der beiden Schwimmstile lässt uns vermuten, dass die Archaeen ihre Schnelligkeit nutzen, sich in einem für sie günstigen Habitat zu halten und so zu überleben“, erklärt Reinhard Wirth vom Regensburger Archaeenzentrum.

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Archaeen bilden neben den Bakterien und den Eukaryoten eine der drei Domänen bei der Einteilung von Leben auf der Erde. Sie leben unter Extrembedingungen, beispielsweise an den Schloten von heißen Tiefseequellen (Schwarzen Rauchern) bei Temperaturen zwischen 80 und 200 Grad Celsius, unter Ausschluss von Sauerstoff in tiefen Sedimentschichten oder in gesättigten Salzlösungen. „Mit ihren Geißeln halten sich die Archaeen in einer für sie optimalen Zone – zwischen der Tiefsee mit etwa zwei Grad Celsius und dem Inneren des Quellausgangs“, umschreibt Wirth die Lebensbedingungen der Archaeen an den Kratern von Schwarzen Rauchern. „Die Geißeln sind dabei nicht nur Antrieb, sondern auch wichtiges Werkzeug, wenn es darum geht, an Oberflächen in den bevorzugten Wachstumszonen anzuhaften.“ Für ihre Experimente verwendeten die Forscher ein an der Universität Regensburg gebautes Thermomikroskop, das Untersuchungen bei bis zu 95 Grad Celsius ermöglicht.

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Die wichtigsten Nachrichten aus der Biotech-Branche

• Paion verkauft Flaggschiff-Präparat Desmoteplase
• Bakterielles rRNA-Gen mit Introns durchsetzt
• Rekordumsatz bei Morphosys
• 4.000 Gene: Dynamik des Heubazillus entschlüsselt
• Hefe-Teströhrchen für Winzer

Paion verkauft Flaggschiff-Präparat Desmoteplase

Die Aachener Paion AG hat die Rechte an dem Schlaganfallmedikament Desmoteplase für 20 Millionen Euro an den dänischen Pharmakonzern Lundbeck verkauft.

Wie das Unternehmen am 29. Februar mitteilte, wurde damit ein finanzieller Engpass beendet. Der Kapitalmarkt belohnte den Verkauf mit einem Tagesanstieg der Paion-Aktien um mehr als 30 Prozent. Mit dem Verkauf der Desmoteplase-Rechte endet für Paion eine Ära. Lange war das Medikament aus dem Speichel der Vampirfledermaus der Hoffnungsträger des Unternehmens. Im Februar 2005 ging Paion an die Börse, im Juli spülte ein Lizenzvertrag mit Lundbeck 15 Millionen Euro in die Kasse. Ende Mai 2007 scheiterte die Phase III-Studie mit Desmoteplase. Eine detaillierte Analyse ergab jedoch, dass Schlaganfall-Patienten ohne akuten Gefäßverschluss besonders von dem Mittel profitierten. Das Management erweiterte im Dezember 2007 daraufhin den Vertrag mit Lundbeck. Paion wurde mit einer Abschlagszahlung von acht Millionen Euro und möglichen Meilensteinen im Wert von 38 Millionen Euro abgefunden.

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Die Dänen finanzierten von nun an die klinischen Studien und starteten einen erneuten Zulassungsversuch, die Daten werden im ersten Halbjahr 2013 erwartet. So lange konnte Paion offenbar nicht mehr warten und ließ sich jetzt vorab abfinden. Die Verkaufssumme wird in mehreren Raten ausbezahlt, zunächst erhielt Paion 16,5 Millionen Euro. Damit ist das Aachener Unternehmen wieder bis ins Jahr 2014 finanziert. „Wir konzentrieren nun alle unsere geschäftlichen und finanziellen Ressourcen auf die Auslizenzierung von Remimazolam“, sagt Wolfgang Söhngen, der Vorstandsvorsitzende von Paion. Das Anästhetikum hatte im November 2010 gute Ergebnisse in einer Phase IIb-Studie erzielt. Bis heute gibt es allerdings keinen gültigen Lizenzvertrag. Mit dem Verkauf des Fledermaus-Präparats Desmoteplase verliert Paion nicht nur sein bisher wichtigstes Produkt, sondern auch ein Stück Identität: Das Logo der Firma ist eine stilisierte Fledermaus.

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• Urbakterien sind Schwimm-Weltmeister
• Bakterielles rRNA-Gen mit Introns durchsetzt
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• Hefe-Teströhrchen für Winzer

Bakterielles rRNA-Gen mit Introns durchsetzt

In Bremen haben Wissenschaftler nichtkodierende DNA-Stücke im Bakterien-Markergen 16S-rRNA nachgewiesen.

Die Zellen der großen Schwefelbakterien Thiomargarita leben oft in Ketten zusammen. In ihren 16SrRNA-Gen haben die Wissenschaftler vier Introns gefunden.Quelle: V. Salman, MPI Bremen

Wie das Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie am 29. Februar mitteilte, entdeckte ein Team um Biologin Verena Salman die Introns, als sie das 16S-rRNA-Gen der großen Schwefelbakterien untersuchten. 16S rRNA kodiert als Gen für die kleinere der beiden Untereinheiten eines Ribosoms. Neben dieser Funktion ist es für Forscher deshalb besonders interessant, weil sich an seinem Aufbau die stammesgeschichtliche Verwandtschaft von Bakterien untersuchen lässt: Das Gen für die ribosomale Ribonukleinsäure 16S-rRNA kommt in allen Lebewesen vor und steuert eine wichtige zellerhaltende Funktion. Für phylogenetische Analysen ein Glücksfall: Mikrobiologen können so bestimmen, inwieweit bestimmte Mikroben miteinander verwandt sind. Bisher war man davon ausgegangen, dass rRNA keine genetische Information enthält, die in Proteine umgeschrieben werden.

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Salmans Arbeitsgruppe hat jetzt erstmals nachgewiesen, dass das rRNA-Gen in den großen Schwefelbakterien an bis zu vier Stellen durch DNA-Zwischenabschnitte (Introns) unterbrochen ist. „Die Introns sind teilweise mehrere hundert Basenpaare lang. Dadurch verlängern sie das 16S rRNA-Gen deutlich. Wir haben bis zu 3.500 Basenpaare lange rRNA gefunden“, sagt Salman. Wozu die DNA-Sequenzen dienen, ist bisher unklar. Teilweise handelt es sich um nichtkodierende DNA, oder sie enthält den Bauplan für Enzyme, durch die sich das Intron an andere Stellen des Genoms versetzen kann. In den Bakterien selbst haben die Introns keine Funktion. Trotz der Introns bilden die Bakterien funktionsfähige Ribosomen aus, bei der Entstehung der Ribosomen entfernen sich die Introns von selbst. Sehr viel wichtiger ist die Entdeckung für Mikrobiologen. Salman vermutet, dass die Introns auch in den rRNA anderer Bakteriengruppen vorkommen. Diese will sie zunächst identifizieren, um anschließend eine neue Strategie für Biodiversitätsstudien zu entwickeln, die auch die langen rRNA-Sequenzen berücksichtigt.
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• Urbakterien sind Schwimm-Weltmeister
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• Rekordumsatz bei Morphosys
• 4.000 Gene: Dynamik des Heubazillus entschlüsselt
• Hefe-Teströhrchen für Winzer

4.000 Gene: Dynamik des Heubazillus entschlüsselt

Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung der Universität Göttingen hat erstmals umfassend untersucht, unter welchen Bedingungen die Erbinformation eines Bakterium umgesetzt wird.

Zellen des Heubazillus Bacillus subtilis. In den Zellen sind zwei verschiedene Gene mit dem gelb oder blau floureszierenden Protein gekoppelt. Dadurch wird sichtbar, dass in jeder Zelle nur eines der beiden Gene aktiv sein kann und dass es auch Zellen gibt (schwarz), in denen keins der beiden Gene abgelesen wird.Quelle: Universität Göttingen

Wie sie in der Fachzeitschrift Science (2012, Online-Vorabpublikation) beschreiben, untersuchten die Forscher die Aktivität von 4.000 Genen des Heubazillus (Bacillus subtilis) unter verschiedenen Umweltbedingungen. Die Studie zeigt, dass einige Gene des Heubazillus nur unter bestimmten Bedingungen aktiv sind, beispielsweise zur Abwehr bestimmter Antibiotika. Andere Gene waren unter allen untersuchten Bedingungen aktiv.

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Die Wissenschaftler schließen daraus, dass diese Gene eine besonders wichtige Rolle für das Bakterium spielen. „Damit ist es uns erstmals gelungen, für einen Organismus die gesamte Dynamik seiner Lebensvorgänge zu verstehen“, sagt Jörg Stülke, Leiter der Abteilung für allgemeine Mikrobiologie an der Universität Göttingen. Die Göttinger Forscher lieferten für die Studie eine Datenbank mit allen verfügbaren Information über die Gene und Proteine des Heubazillus. „Das ermöglichte uns, bei derart großen Datenmengen schnell Zusammenhänge zu erkennen“, sagt Stülke. Die Entschlüsselung der Erbinformation gibt Wissenschaftlern wichtige Hinweise über die einzelnen Zellbestandteile. So kann beispielsweise bei Krankheitserregern festgestellt werden, welche Faktoren den Krankheitsausbruch begünstigen. Auf dieser Basis können Abwehrstoffe entwickelt werden. Da zu einem bestimmten Zeitpunkt immer nur Teile der Erbinformation zu Proteinen umgesetzt werden, ist das Verständnis, wie die in der genetischen Blaupause vorhandene Information umgesetzt wird, von zentraler Bedeutung.

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• Hefe-Teströhrchen für Winzer

Hefe-Teströhrchen für Winzer

Einen Hefe-Schnelltest für Winzer haben Forscher am Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und angewandte Ökologie (IME) in Aachen entwickelt.

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Wissenschaft: Erbgut der ersten mehltauresistenten Rebsorte entschlüsselt Förderporträt: In vino fungus est

Der Prototyp, den sie auf der Anuga FoodTec vom 27. bis 30. März in Köln vorstellen, ist ein Analyseset, welches mit Hilfe von Antikörpern die im Traubenmost enthaltenen Hefen identifizieren kann. Den Winzern soll so ermöglicht werden, für die Gärung nachteilige Organismen, beispielsweise bestimmte schädliche Wildhefen, aber auch Bakterien und Pilze, festzustellen. Neben der Lage des Weinbergs, der Traubensorte und dem richtigen Reifegrad spielen die Hefen eine entscheidende Rolle bei der Herstellung von Qualitätsweinen. Die zur Gärung nötigen Hefen können als Zuchthefen zugegeben werden, kommen jedoch auch natürlich im Umfeld der Weinstöcke vor. Jeder Weinberg hat seine charakteristische Population, und nur Winzer, die ausschließlich diese Wildhefen verwenden, können einen Spitzenwein gewinnen. Diese „Spontanvergärung“ birgt jedoch das Risiko, auch für die Vergärung nachteilige Hefen im Most zu haben – einige der Organismen erzeugen bittere Aromen oder verhindern die Gärung. In diesem Fall werden dem Most Zuchthefen beigegeben. „Durch solche Zusätze verliert der Wein allerdings an Qualität, er ist dann nur noch Mittelmaß“, erklärt Mark Bücking vom IME.

Jeder Weinberg hat eine charakteristische Hefepopulation. Mit einem neu entwickelten Sensor lässt sich feststellen, ob die Hefen im Most für einen Spitzenwein taugen.Quelle: Albert Mathier et Fils

Der von ihm und seinem Team entwickelte Detektor enthält zehn Plexiglasröhrchen, die mit Antikörpern beschichtet sind. Wird Traubenmost in die Röhrchen gefüllt, bleiben genau die Hefen an der Beschichtung kleben, die auf einen passenden Antikörper treffen, eine biochemische Reaktion erzeugt einen blauen Farbumschlag. „Bereits mit diesem Prototypen können wir innerhalb kurzer Zeit ein halbes Dutzend verschiedener Hefen detektieren“, sagt Bücking. „Je nach Wunsch des Winzers lassen sich entweder die gewünschten guten oder die unerwünschten bösen Hefen analysieren. Die Technik ist sehr flexibel, man muss nur die Antikörper herstellen.“ Das Analyseset ist nach Angaben der Forscher klein wie ein Mobiltelefon. Außer zur Bestimmung von Hefen lässt sich die Analysetechnik Bücking zufolge auch nutzen, um Pilze, Viren und Bakterien zu identifizieren, die Pflanzenkrankheiten auslösen. Derartige mikrobiologische Analysen wurden bisher ausschließlich in Labors durchgeführt und kosteten die Weinbauern viel Zeit. „Mit dem neuen Antikörper-Set geht alles viel schneller“, sagt Bücking. „Man kann die Untersuchung vor Ort durchführen und viel Zeit sparen.“

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