Die molekulare Motorbremse eines Bakteriums

20. März 2010, 17:27
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Erkenntnisse der Grundlagenforschung könnten für die Nanotechnologie von Interesse sein

Basel - Bakterien der Spezies Escherichia coli können, wie viele andere Keime auch, Nahrungsgradienten wahrnehmen und mit Hilfe rotierender Flagellen zu Orten höherer Nährstoffkonzentration schwimmen. Geht die Nahrung jedoch definitiv zur Neige, schwimmen die Keime immer langsamer. Bei diesem Phänomen spielen zwei Moleküle eine Rolle. Ein internationales Forscherteam unter Leitung des Biozentrums der Universität Basel konnte nun zeigen, wie E. coli seinen Flagellenmotor ganz gezielt drosseln kann. Die im Fachmagazin "Cell" veröffentlichten Ergebnisse könnten für die Nanotechnologie von Interesse sein.

Bindet der intrazelluläre Botenstoff namens cyclic-dimeric-GMP an das YcgR-Protein, wird dieses zu einer Art molekularen Bremse: Es interagiert mit jenen Teilen des Motors, die den Rotor antreiben, und verlangsamt dadurch die Drehbewegung der Flagellen. Und da jeder Motor über eine Reihe solcher Antriebsproteine verfügt, kann das Schwimmtempo schrittweise gedrosselt werden, und zwar umso stärker, je mehr Antriebsproteine durch die molekulare Bremse blockiert werden. Wie viele das sind, hängt von der Konzentration des Botenstoffs in der Zelle ab, und die wiederum korreliert mit der Nährstoffversorgung der Bakterien, so die Studienleiter Alex Böhm und Urs Jenal.

Diese faszinierende Leistung eines Mikroorganismus könnte für die Nanotechnologie von Interesse sein. Die habe den bakteriellen Flagellenmotor nämlich bereits vor geraumer Zeit für sich entdeckt: Der Flagellenmotor ist mit einem Durchmesser von etwa 45 Nanometern um mehrere Größenordnungen kleiner als die - im Hinblick auf Beweglichkeit, Leistung und Wirkungsgrad - deutlich schlechteren Nanomotoren, die bislang gebaut wurden. Und nun könne der bakterielle Flagellenmotor auch noch "fein reguliert" werden, so die Forscher. (red)

  • Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines E. Coli-Bakteriums mit seinen Flagellen
    foto: biozentrum der universität basel

    Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines E. Coli-Bakteriums mit seinen Flagellen

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