Wissenschaftler sequenzieren Genom tropischer Meeresorganismen
Deutschen und amerikanischen Forschern ist es gelungen, das Genom von Lyngbya majuscula (L. majuscula) zu sequenzieren. Dieser tropische Meeresorganismus kann Stoffe produzieren, die bei der Behandlung von menschlichen Krankheiten wie etwa neurodegenerativen Krankheiten und Krebs eingesetzt werden können. Vorgestellt wurden diese Ergebnisse in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Filamentöse Cyanobakterien der Gattung Lyngbya spielen eine entscheidende Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf; Ökosysteme an Korallenriffen profitieren von ihren Aktivitäten, da sie starke Abdeckungen bilden können und die Gesundheit anderer an gleicher Stelle auftretender Organismen beeinflussen. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass diese Stämme auch ein gesundes Korallenwachstum stören können und einen Hautausschlag verursachen, der auch manchmal als "Seetangdermatitis" bezeichnet wird. Außerdem sind Lyngbyastämme ausgezeichnete Quellen für bioaktive Sekundärmetaboliten. Ihre Algenblüten können für andere Lebensformen auf diesem Planeten aber gefährlich sein. Noch nicht allgemein bekannt ist das Potenzial dieser Stämme: unzureichend genomische Informationen sowie ihre Verbindungen zu anderen Bakterien ließen viele Forscher im Unklaren darüber, was sie können und was nicht. Neue Informationen könnten Forschern dabei helfen, natürliche medizinische Produkte zu entwickeln. "Diese Verbindungen haben aufgrund ihres pharmazeutischen und biotechnologischen Potenzials große Aufmerksamkeit auf sich gezogen, aber sie sind ebenso berüchtigt für ihre Ökotoxizität und die Gefahren für Mensch, Tier und Vieh", heißt es in dem Artikel. Mithilfe von Einzelzell-Genomamplifikation und metabolischem Profiling entstand bei dieser Arbeit ein komplexes Gen-Netzwerk. Dies veranlasste das Team zu der Annahme, dass der Organismus sich an sich verschiebende Bedingungen in der Meeresumwelt anpassen kann. Die Ergebnisse ließen auch eine Reihe von Schwächen des Stammes erkennen. Zum Beispiel, so erklärt das Team, verfügt L. majuscula nicht über die für die Stickstofffixierung notwendigen Gene, obwohl es zu Entwicklungen kam, die darauf schließen lassen, dass diese Art Stickstoff fixiert. "Es ist möglich, dass die Stämme von L. majuscula, von denen man annahm, dass sie Stickstoff binden können, falsch identifiziert wurden, weil sie anderen filamentösen Cyanobakterienarten sehr ähnlich sehen, und wir haben herausgefunden, dass dieser marine Stamm für eine Stickstofffixierung nicht in der Lage zu sein scheint", sagt Emily Monroe, eine der Autorinnen der Studie und Postdoktorandin vom Gerwick-Labor am Scripps Institution of Oceanography, Teil des Center for Marine Biotechnology and Biomedicine (CMBB) in den Vereinigten Staaten. "Diese Eigenschaft könnte eine Unterscheidung zwischen Süßwasser- und Meerwasserstämmen von dem sogenannten Lyngbya sein." Trotz dieser exzellenten Ergebnisse werden weitere Forschungen gebraucht. Wissenschaftler könnten mehr als 250 Verbindungen untersuchen, die marinen Lyngbyastämmen zugeschrieben werden, wobei 75% davon im Zusammenhang mit L. majuscula stehen? Das Team entdeckte auch, dass dieser Stamm nur wenige natürliche Produkte erzeugt. "Dieser besondere Stamm produziert nicht annähernd so viele (natürliche Erzeugnisse), wie wir dachten. Das deutet darauf hin, dass viele der interessanten Moleküle, die wir bisher entdeckt haben, wahrscheinlich auf mehrere Organismen verstreut sind", erklärt Erstautor Dr. Adam Jones vom CMBB. "Diese Lektion hat uns gelehrt, dass nicht alle marinen Lyngbyastämme gleich erschaffen werden." Die Projektkoordinator Lena Gerwick von CMBB sagt ihrerseits: "Dies könnte die Art und Weise verändern, wie wir Feldforschung betreiben, und zu neuen Techniken zur Identifizierung von Organismen führen. Vielleicht können wir bald das Ganze umkehren und die Verbindungen, die sie produzieren, nutzen, um mit ihnen zu bestimmen, um welche Spezies es sich handelt." Auch Forscher aus Deutschland trugen zu der Studie bei, sie kamen von der Universität Freiburg, dem Max Planck Institut (MPI) für Molekulare Genetik und dem Genom-Zentrum Köln am MPI für Pflanzenzüchtungsforschung.Weitere Informationen unter: PNAS: http://www.pnas.org/ Scripps Institution of Oceanography's Center for Marine Biotechnology and Biomedicine (CMBB): http://cmbb.ucsd.edu/
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Deutschland, Vereinigte Staaten