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Zellen mit reduzierter S-Schicht (rechts) waren bis zu fünffach vergrößert © Adaptiert von Zink et al./2019 Nature Communications
Zellen mit reduzierter S-Schicht (rechts) waren bis zu fünffach vergrößert © Adaptiert von Zink et al./2019 Nature Communications

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Nackte Archaeen tun sich bei der Zellteilung schwer

22.10.2019

Entledigt man urtümliche Einzeller - genannt Archaea - ihrer Zellwand, bekommen diese Mikroorganismen große Probleme mit der Zellteilung. Das ist ein Ergebnis einer Studie von Forschern um die Mikrobiologin Christa Schleper von der Uni Wien im Fachblatt "Nature Communications". Die nackten Archaeen der Art "Sulfolobus solfataricus" waren jedoch besser vor dem Befall mit einem Virus geschützt.

Mit einer neu entwickelten Methode basierend auf der Genschere CRISPR schafften es die Wiener Wissenschafter den Einzellern ihre Zellwand, auch S-Schicht genannt, sozusagen auszuziehen. Das ermögliche es dem Team vom Department für Ökogenomik und Systembiologie der Universität Wien, die Funktion der mitunter sehr starken Außenhülle zu untersuchen. Da Archaeen teils extreme Lebensräume besiedeln, ist ihre Panzerung vielfach überlebenswichtig.

Das gilt auch für den im Rahmen der Untersuchung analysierten Mikroorganismus: Sulfolobus solfataricus stammt nämlich aus einer rund 80 Grad Celsius heißen, sauren und schwefeligen Quelle im nahe Neapel gelegenen Ort Pozzuoli (Italien). Dementsprechend dick von einer Proteinwand ummantelt ist der Organismus auch.

Panzer könnte mehrere Funktionen haben

Eine derartige Schicht finde sich auch bei einigen Bakterien, was darauf schließen lasse, dass sie eine entwicklungsgeschichtlich sehr alte Erfindung darstellt. Das lege nahe, dass sie neben der reinen Funktion als Panzerung auch andere wichtige Aufgaben erfüllt, heißt es in einer Aussendung der Uni Wien.

Die Zellen mit reduzierter oder komplett abgelöster S-Schicht waren gegenüber ihren Normalmaßen bis zu fünffach vergrößert, zeigten die Erstautoren Isabelle Anna Zink und Kevin Pfeifer mit Kollegen von Universität für Bodenkultur (Boku) Wien. Die nackten Zellen trugen zudem mehrere Kopien ihres Erbguts in sich. Beides lasse darauf schließen, dass sich die veränderten Organismen nicht mehr wie vorgesehen teilen konnten.

Dass der Zellpanzer tatsächlich mehrere Funktionen hat, machte auch klar, dass sich ein auf den Befall von Sulfolobus solfataricus spezialisiertes Virus namens "SSV1" schwerer tat, in die Zelle zu gelangen. Es dürfte spezielle Strukturen auf der Archaeen-Außenhaut benötigen, um den Mikroorganismus zu infizieren. "In dieser Studie zeigen wir erstmals wichtige Funktionen der S-Schicht für die Zellteilung und die Viren-Infektion. Zudem haben wir eine neue Methode etabliert, um lebenswichtige Gene in Mikroorganismen besser untersuchen zu können", so Schleper.

Service: https://dx.doi.org/10.1038/s41467-019-12745-x

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