Meldung vom: | Verfasser/in: Juliane Seeber
Forschende des Exzellenzclusters ?Balance of the Microverse“ an der Friedrich-Schiller-Universit?t Jena haben einen bisher unbekannten ?berlebensmechanismus bei Bakterien entdeckt. Sie fanden heraus, dass das Sü?wasserbakterium Caulobacter crescentus mithilfe eines speziellen ?RNA-Schwamms“ in Sekundenschnelle seine Ern?hrungsstrategie umstellen kann. Dieser Trick erlaubt es dem Mikroorganismus, rasant von einer n?hrstoffreichen auf eine karge Umgebung zu reagieren – ein entscheidender Vorteil fürs ?berleben.
Caulobacter crescentus lebt in n?hrstoffarmen Gew?ssern, wo N?hrstoffe oft pl?tzlich knapp werden. Die gro?e Frage der Studie, die jetzt im Fachmagazin ?Nature Communications“ erschienen ist, war: Wie schafft es das Bakterium, so schnell umzuschalten, wenn die Nahrungsquelle versiegt? Das Team um die Mikrobiologin Dr. Kathrin Fr?hlich hat entdeckt, wie das Bakterium im Inneren seiner Zelle zwei winzige RNA-Moleküle wie Schalter nutzt. Solange genug Nahrung da ist, h?lt eines davon – SisA – die Zelle im Ruhemodus. Doch sobald Hunger herrscht, springt CrfA ein: Es fungiert als molekularer Schwamm, der das SisA-Molekül buchst?blich aus dem Verkehr zieht. Dadurch wird der Weg frei, und die ?Hunger-Gene“ schalten sich an. Dieser molekulare Schwamm-Mechanismus ist der Schlüssel für das blitzschnelle Umschalten. ?Dieser Mechanismus ist schlichtweg genial in seiner Einfachheit“, sagt Dr. Kathrin Fr?hlich. ?Wir sehen, wie das Bakterium seine gesamte Nahrungsstrategie binnen Minuten neu justiert. Das ist ein Paradebeispiel dafür, wie elegant Bakterien ihre Gene kontrollieren.“
Den Mechanismus aufgedeckt haben die Forschenden mit modernsten molekularen Methoden. Mithilfe einer Technik namens RIL-Seq (RNA Interaction by Ligation and Sequencing) konnten sie erstmals zeigen, dass CrfA und SisA direkt miteinander interagieren – also tats?chlich als Paar zusammenarbeiten. Erg?nzende Experimente mit RNA-seq und Reporter-Fusionen machten sichtbar, wie die Zellen ihre Gene aktivieren, sobald N?hrstoffe fehlen. So lie? sich der gesamte Prozess des Umschaltens Schritt für Schritt nachvollziehen.
Die Entdeckung liefert neue Einblicke in die Widerstandsf?higkeit mikrobieller Lebensgemeinschaften. Denn die F?higkeit einzelner Mikroorganismen, schnell auf Stress oder N?hrstoffmangel zu reagieren, ist die Grundlage dafür, dass ganze mikrobielle ?kosysteme – etwa im Boden, in Gew?ssern oder im menschlichen Darm – stabil bleiben.
Caulobacter crescentus ist zudem ein Modellorganismus für die gro?e Gruppe der Alpha-Proteobakterien, zu der auch viele medizinisch und ?kologisch relevante Arten geh?ren. Damit bietet der Fund eine Blaupause für das Verst?ndnis, wie Mikroben unter wechselnden Umweltbedingungen ihre innere Balance bewahren.
?Die Widerstandsf?higkeit mikrobieller Gemeinschaften, die wir im Exzellenzcluster ,Balance of the Microverse? erforschen, beginnt auf der Ebene der Einzelzelle“, erkl?rt Kathrin Fr?hlich. ?Ein solch effizienter Mechanismus, wie der von uns entdeckte RNA-Schwamm, zeigt, wie Zellen ihr inneres Gleichgewicht auch unter Extrembedingungen aufrechterhalten. Solche Mechanismen sind ein zentraler Baustein, um zu verstehen, wie ganze mikrobielle ?kosysteme stabil bleiben und sich an wechselnde Umweltbedingungen anpassen – genau das steht im Fokus unserer Forschung im Cluster.“
Originalpublikation:
Laura N. Vogt, Manuel Velasco Gomariz, Malte Siemers, Kai Papenfort u. Kathrin Fr?hlich: ?An RNA sponge directs the transition from feast to famine in Caulobacter crescentus“, in Nature Communications volume 16, Article number 9478 (2025), Doi: https://doi.org/10.1038/s41467-025-65274-1