Wien – Bestimmte Hefestämme ernähren sich nicht nur von Zucker. Der in der Biotechnologie häufig verwendeten Hefe Pichia pastoris schmeckt auch Methanol. Österreichische Wissenschafter konnten nun zeigen, wie die vielseitigen Mikroorganismen diesen einfachen Alkohol umwandeln und fanden dabei Parallelen zur Verwertung von Kohlendioxid durch Pflanzen, wie sie im Fachblatt "BMC Biology" berichten.
Hefe, wie sie der Mensch seit Jahrtausenden etwa zur Erzeugung von Brot, Bier oder Wein einsetzt, verwertet Zucker sehr effizient, indem sie diesen etwa in Alkohol umsetzt, wie Diethard Mattanovich vom Austrian Centre of Industrial Biotechnology (acib) und der Universität für Bodenkultur Wien (Boku) erklärte. Pichia pastoris oder verwandte Stämme sind aber eher nährstoffarme Umgebungen gewöhnt. "Methanol wird da als ganz spezielle Quelle für Kohlenstoff und Energie genutzt", so der Forscher.
Das sei interessant, da dazu nur wenige Bakterien und eben Hefestämme fähig sind. Durch diese spezielle Fähigkeit wird Pichia pastoris jedenfalls flexibler, da sie sich dadurch andere Lebensräume erschließen kann.
Evolutionäre Entwicklung
Den ersten Teil des Ablaufs dieses Stoffwechselvorganges kenne man bereits seit etwa 30 Jahren. Was dann mit dem mittels spezieller Enzyme umgewandelten Zucker passiert, war aber noch nicht bekannt. "Man hat früher angenommen, dass hier Reaktionen stattfinden, die eigentlich in allen Organismen ablaufen können. Wir haben aber gezeigt, dass diese Hefe in der Evolution ihr eigenes Enzymset entwickelt hat und die Umwandlung in die verwertbaren Moleküle in speziellen Organellen stattfindet", erklärte Mattanovich.
Das Team um Projektleiterin Brigitte Gasser entdeckte erstaunliche Parallelen zur Umwandlung von Kohlendioxid (CO2) in Biomasse in Pflanzen. Sie verarbeiten CO2 in Organellen namens Chloroplasten. Die Hefe wiederum setzt Methanol vollständig in einer Zellorganelle namens Peroxisom um, was die Wiener Forscher erstmals beschreiben konnten. "Bisher wusste man nicht, wo in der Zelle und mittels welcher Gene diese Umlagerungen ablaufen", so Gasser.
Pichia pastoris wird in der pharmazeutischen Industrie zur Erzeugung von Wirkstoffen oder zur Produktion von Chemikalien eingesetzt. Das letztere Anwendungsgebiet stecke aber noch in den Kinderschuhen, so Mattanovich. "Wir denken, dass die Aufklärung des Stoffwechsels sehr wichtig sein wird, um zukünftig effizient Biochemikalien herstellen zu können." (APA, red, 3.10.2015)