R?uber-Beute-Beziehungen gibt es in nahezu allen ?kosystemen. Sogar die für uns unsichtbare Welt der Mikroorganismen folgt diesem Prinzip im Kampf um das ?berleben der eigenen Art. Wie das Bakterium Pseudomonas syringae ein chemisches Radar einsetzt, um feindliche Am?ben aufzuspüren und zu t?ten, wurde jetzt in einer Studie im renommierten Fachjournal "Cell" ver?ffentlicht.

Die Erforschung der Kommunikation von Mikroorganismen tr?gt zum Verst?ndnis der komplexen ?kologischen Wechselwirkungen in unserer Umwelt bei und ist Forschungsschwerpunkt des Exzellenzclusters ?Balance of the MicroverseExterner Link“. Ein Forschungsteam des Clusters am Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Kn?ll-Institut (Leibniz-HKI) und der Friedrich-Schiller-Universit?t Jena hat in einer Studie die Interaktion zwischen Am?ben, Bakterien und Pflanzen untersucht. An der Studie waren auch Forschende der Universit?t Bayreuth beteiligt. Die Ergebnisse er?ffnen neue Wege für die Entdeckung bioaktiver Naturstoffe.

Das hartn?ckige Pflanzenpathogen und ein Einzeller mit Teamgeist

Die Bakterienart Pseudomonas syringae ist ein allgegenw?rtiges Pflanzenpathogen. Der Erreger dringt über natürliche ?ffnungen oder Verletzungen in die Pflanze ein, infiziert diese und kann so erhebliche Sch?den in der Landwirtschaft anrichten. Ein natürlicher Feind des Bakteriums ist die soziale Am?be Polysphondylium pallidum. Diese Am?be frisst als Einzeller Bakterien. Wird jedoch Nahrung knapp, schlie?en sich die Einzeller zu mehrzelligen Strukturen zusammen und bilden dann Sporen aus, die leicht in eine neue Umgebung gelangen k?nnen. Somit ist die Am?be zwar nicht direkt am Krankheitsprozess der Pflanze beteiligt, sie ist jedoch ein wichtiger Fressfeind, der das Bakterium zur Entwicklung hochwirksamer Abwehrmechanismen zwingt, um zu überleben.

Eine Am?be t?tet sich selbst

Das Forschungsteam um Pierre Stallforth, Professor an der Universit?t Jena und Abteilungsleiter am Leibniz-HKI, hat nun einen bisher unbekannten Abwehrmechanismus von Pseudomonas syringae identifiziert. ?Wir konnten zeigen, wie das Bakterium ein chemisches Radar einsetzt, um die feindlichen Am?ben zu erkennen und zu eliminieren. Interessanterweise spielen die Am?ben selbst eine entscheidende Rolle bei ihrer eigenen Ausl?schung“, sagt Shuaibing Zhang, Erstautor der Studie. Pierre Stallforth erg?nzt: ?P. syringae produziert Syringafactine. Das sind chemische Moleküle, die für die Am?be selbst harmlos sind und dem Bakterium unter anderem eine schnellere Fortbewegung erm?glichen. Wenn die Am?be mit diesem Molekül in 欧洲杯投注地址_明升体育-竞彩足球比分推荐 kommt, wird es von ihr chemisch ver?ndert. Das Bakterium wiederum besitzt ein spezielles Sensorprotein – den Chemical Radar Regulator (CraR) – das diese ver?nderten Moleküle erkennt. Dadurch k?nnen die Bakterien die Anwesenheit von Am?ben aufspüren, woraufhin Gene aktiviert werden, die für die Produktion giftiger Substanzen – der Pyrofactine – verantwortlich sind. Die Pyrofactine t?ten Am?ben und sind interessanterweise Abk?mmlinge der durch die Am?ben modifizierten Syringafactine.“

Abwehrmechanismus gibt M?glichkeiten für die Entwicklung neuer Medikamente

Auch die Infektiosit?t der Bakterien h?ngt offenbar mit dem chemischen Radarsystem zusammen: So kann P. syringae die Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana – die Pflanze wird aufgrund ihrer Eigenschaften in der Genetik und Pflanzenforschung als Modellorganismus eingesetzt – in Gegenwart von Am?ben nur dann infizieren, wenn das Bakterium ein aktives ?chemisches Radar“ besitzt und damit gegen den Fressfeind verteidigungsf?hig ist.

Die Studie liefert wertvolle Erkenntnisse für das komplexe Wechselspiel im Zusammenleben von Mikroorganismen, Einzellern und h?heren Pflanzen. Sie bietet damit auch Ansatzpunkte für die Entdeckung neuer bioaktiver Naturstoffe, die dem Menschen als Medikamente oder in der Sch?dlingsbek?mpfung nützlich sein k?nnten.

Zahlreiche F?rdermittelgeber haben die wegweisende Studie unter der Leitung des Leibniz-HKI erm?glicht, darunter die Werner Siemens-Stiftung, die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Exzellenzclusters ?Balance of the MicroverseExterner Link“ und des Sonderforschungsbereiches ChemBioSys. Die L?nder Hessen und Thüringen unterstützten das Projekt zudem mit Mitteln aus dem Europ?ischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE).