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22.11.2018

Bakterien: Zwei Seiten einer Medaille

Schädliche Bakterien machen Milchsäure zu Methan

Epsilonproteobakterien oft Verursacher von Magengeschwüren und Lebensmittelvergiftungen

Forscher mit biofilmartiger Aggregatbildung (Foto: Jan-Peter Kasper/uni-jena.de)
Forscher mit biofilmartiger Aggregatbildung (Foto: Jan-Peter Kasper/uni-jena.de)

Jena/Leipzig (pte019/21.11.2018/13:30) - Forscher der Universität Jena http://uni-jena.de haben die Fähigkeit zur Wasserstoff- und Naturstoffproduktion in einer Gruppe von Bakterien nachgewiesen, die bis dahin eher als Krankheitserreger bekannt waren. In Gemeinschaft mit einem methanproduzierenden Bakterium konnten diese Bakterien Milchsäure zu Methan umwandeln. Details wurden in den Fachzeitschriften "Nature Communications" und "ACS Chemical Biology" publiziert.

Bakterielle Atmung zentral

Bakterien dieser Gruppe, der sogenannten Epsilonproteobakterien, werden zum Beispiel mit der Entstehung von Magengeschwüren in Verbindung gebracht oder sind als Auslöser von Lebensmittelvergiftungen bekannt. Die Epsilonproteobakterien, die in Jena erforscht werden, sogenannte Sulfurospirillen, sind hingegen harmlos und leben unter Ausschluss von Sauerstoff in Abwässern und Flusssedimenten und können Schadstoffe in der Umwelt umwandeln.

Diese Transformation ist an die bakterielle Atmung gekoppelt, die biochemisch ähnlich zur menschlichen Sauerstoffatmung ist. Die Forscher haben zwei weitere besondere Stoffwechselleistungen von Sulfurospirillen entdeckt: die Fähigkeit, sowohl Wasserstoff als auch Naturstoffe zu produzieren. Letztere könnten eventuell als Medikamente dienen.

Umfassende Zusammenarbeit

Um tiefere Einblicke in die Maschinerie des Stoffwechselweges und der daran beteiligten Enzyme zu erlangen, wurden Studien durchgeführt, die die Gesamtheit der Proteine des Bakteriums in gärenden Zellen mit der in atmenden Zellen vergleicht. Dabei bekamen die Jenaer Unterstützung von Lorenz Adrian, Arbeitsgruppenleiter am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig. Zusammen mit der Mikrobiologin Gabriele Diekert untersuchten sie seit 2011 die Transformation halogenierter, oft giftiger Verbindungen, zum Beispiel durch Sulfurospirillen.

"Wir haben die Sequenz einer sogenannten Hydrogenase - das sind Enzyme, die Wasserstoff spalten oder herstellen können - im Genom von Sulfurospirillum gefunden. Die gefundene Hydrogenase ähnelt entfernt anderen Hydrogenasen, die Wasserstoff produzieren. Daher wollten wir die für die Wasserstoffproduktion verantwortlichen Enzyme eindeutig nachweisen. Wir konnten einen großen, Wasserstoff produzierenden Komplex nachweisen", so Forschungskoordinator Tobias Goris.