Schwedische Wissenschaftler entdecken neue Zellteilungsmechanismen bei in saurer Umgebung lebenden Mikroorganismen
Schwedische Wissenschaftler haben einen neuartigen Zellteilungsmechanismus bei einem Mikroorganismus entdeckt, der in einer heißen Umgebung mit hoher Säurekonzentration gedeiht. Ihre Erkenntnisse wurden im Magazin PNAS online veröffentlicht und könnten wertvolle Einblicke in die Zellbiologie und die Entwicklung des Lebens auf der Erde bieten. Im Gegensatz zu den umfangreich erforschten Zellteilungsmechanismen von Bakterien und anderen Lebensformen wurden die Zellteilungskomponenten der einzelligen "extremophilen Organismen" mit der Bezeichnung Crenarchaeota (dem zahlreichsten einzelligen Organismus in der Meeresumwelt) bisher noch nicht festgestellt. Professor Rolf Bernander von der Universität Uppsala in Schweden identifizierte die Schlüsselkomponenten des Zellteilungssystems von Sulfolobus acidocaldarius, einem einzelligen Organismus, der ursprünglich in einer heißen Quelle im Yellowstone Nationalpark in den USA isoliert wurde. S. acidocaldarius gedeiht am besten in einer 80°C heißen Umgebung mit hoher Säurekonzentration und ist daher für verschiedene Bereiche der Wissenschaften von Interesse. Crenarchaeota gehören zur Domäne der Archaeen, von denen man annimmt, dass sie sich bezüglich ihrer Entwicklungsgeschichte und Biochemie wesentlich von anderen Lebensformen unterscheiden. Allerdings wurden die meisten Archaeen noch nicht im Labor untersucht, im Gegensatz zu den Eukaryoten (Tiere, Pflanzen, Pilze und Protisten, deren Zellen einen Kern aufweisen), die ausreichend erforscht und deren Zellteilungsprozess wohl bekannt ist. Zu diesem Prozess gehört die Abtrennung von duplizierten Chromosomen durch Bewegungen, die von Mikrotubuli gesteuert werden. Die aktuelle Studie beschreibt die Strukturen, die in Zellen von S. acidocaldarius während Absonderung und Teilung gebildet werden, und zeigt, wie bestimmte Aspekte der Steuerung des Zellteilungsprozesses an diejenigen bei Eukaryoten erinnern. Die Ähnlichkeiten, die die Forscher fanden, lassen auf einen gemeinsamen Entwicklungsursprung dieser beiden extrem unterschiedlichen Lebensformen schließen. Die Wissenschaftler demonstrierten, dass ein Komplex aus drei Genen, Cdv, zum einzigartigen Zellteilungsmechanismus von S. acidocaldarius gehört und kurz vor Prozessbeginn aktiviert wird. Die Proteinprodukte dieser Gene (Cdv-Proteine) bilden in der Mitte der Zelle zwischen neu abgesonderten Chromosomen ein Band. Sie schnüren die Zelle nach und nach zusammen, bis zwei neue Tochterzellen entstanden sind. "Es ist das erste Mal in Jahrzehnten, dass neue Zellteilungsmechanismen entdeckt wurden, und die Genprodukte zeigen keine Ähnlichkeit mit bisher bekannten Teilungsproteinen", sagte Professor Bernander. Die entdeckte Zellteilungsstruktur ähnelte weder bakteriellen noch eukariotischen Strukturen, allerdings zeigten zwei der beteiligten Cdv-Proteine Ähnlichkeiten zum "ESCRT-III Komplex" bei Eukaryoten. Dieser Sortierungskomplex ist Teil der Struktur zur Proteinsortierung, der für die Zellsprossung benötigt wird; er spielt eine wichtige Rolle bei der Bildung von Bläschen innerhalb der Zelle und ist an der Virusknospung (budding) von HIV-1 beteiligt. "Diese beobachtete Analogie zwischen dem Cdv-System und dem eukariotischen ESCRT-III Komplex ist beherrschend und lässt auf einen gemeinsamen Ursprung dieser Systeme schließen", heißt es in der Studie. Die Erkenntnisse bieten neues Wissen über die Zellbiologie von Crenarchaeota, tragen aber auch zu unserem Verständnis zentraler zellularer Prozesse in höheren Organismen bei. Die Entdeckung von Ähnlichkeiten in der Entwicklungsgeschichte der Zellteilungsprozesse in diesen unterschiedlichen Domänen liefert faszinierende Einblicke zu den Ursprüngen des Lebens in heißen Umgebungen der jungen Erde. Professor Bernander zufolge haben die Ergebnisse auch Implikationen für die Suche nach Leben in extremen Umgebungen auf anderen Planeten.
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Schweden