Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie

Forschende entwickeln neues Verfahren zur nachhaltigen Nutzung von Kohlendioxid

Forschung an alten Proteinen zeigt, dass sich die Fähigkeit zur Wechselwirkung rein zufällig entwickeln kann

Forscher identifizierten weitere Enzyme für die in vitro-Biosynthese der [Fe]-Hydrogenase

Genom-Mining deckt eine weit verbreitete Klasse von Naturstoffen auf, die exzellente Kandidaten für zukünftige Arzneimittel sind

Eine interdisziplinäre Studie liefert ein einheitliches Modell für die Verteilung von Plasmiden bei der bakteriellen Zellteilung

Mehr als 50 Millionen Gene, 40 000 Proteine – für Tobias Erb und seine Kollegen vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg war die Auswahl in internationalen Datenbanken gewaltig. Am Ende haben die Wissenschaftler gerade mal 17 Enzyme für den ersten künstlichen Stoffwechselweg herausgepickt, der Kohlendioxid in andere organische Moleküle umwandeln kann. Nun müssen sie zeigen, dass der am Reißbrett entworfene Zyklus auch in einer lebenden Zelle funktioniert.

Methan oxidierende Bakterien spielen eine bedeutsame Rolle für unser Klima. Wie wichtig der Schutz jener Biotope sein könnte, die eine Heimstatt für diese Mikroben sind, machen Forschungsarbeiten im europäischen Projekt METHECO deutlich.

Ustilago maydis ist einer von zahlreichen pilzlichen Krankheitserregern, die jährlich weltweit große Mengen an Getreide vernichten. Seine hochspezifische Interaktion mit der Wirtspflanze Mais ist ein wertvolles Modellsystem zur Erforschung molekularer Details der Pilz-Pflanze-Interaktionen. Wir fanden einen pilzlichen Komplex aus sieben Proteinen, der eine essenzielle Rolle bei der Krankheitsentstehung spielt. Unsere Entdeckung ermöglicht potenziell neuartige Ansätze im Pflanzenschutz.

Bakterien, beispielsweise Salmonellen oder Yersinien, schießen mit winzigen „Injektionsnadeln“ Proteine in ihre Wirtszellen. Schon seit längerem arbeiten Forscherinnen und Forscher daran, mithilfe eines solchen bakteriellen Injektionsapparates ausgewählte Proteine in Eukaryonten-Zellen einzuschleusen. Der Einbau eines optogenetischen Schalters ermöglicht es jetzt, das Injektionssystem mittels Lichtreizen zu steuern. Dies ermöglicht den zielgenauen Einsatz in biotechnologischen oder medizinischen Anwendungen.

Glycolsäure, ein direktes Nebenprodukt der Fotosynthese, ist eine der wichtigsten Verbindungen im Kohlenstoffzyklus der Ozeane. Marine Bakterien wandeln den darin enthaltenen Kohlenstoff teilweise wieder in Kohlendioxid um, doch sein genaues Schicksal blieb bislang unbekannt. Wie sich nun zeigte, stellt der lang vergessene BHA-Zyklus den bedeutendsten Abbauweg für Glycolsäure weltweit dar. Unsere eingehende, multidisziplinäre Analyse dieses Stoffwechselweges ermöglicht eine Neubewertung der globalen Kohlendioxidbilanz.

Hochauflösende Einzelmolekül-Mikroskopie eröffnet ungeahnte Einblicke in lebende Zellen, sie ist jedoch in der Praxis  oft noch mit Schwierigkeiten verbunden. Durch die Verbesserung einer bedeutenden Fluorophoregruppe konnten wir die Schädlichkeit des Verfahrens für die zu untersuchenden Zellen stark reduzieren und gleichzeitig eine neuartige, aberrationsfreie Mehrfarbenstrategie etablieren. Diese ermöglicht unter anderem die vierdimensionale Rekonstruktion von Multi-Proteinkomplexen wie dem Kinetochor von Schizosaccharomyces pombe.

Methan ist ein Endprodukt des anaeroben Abbaus von organischem Material und ein starkes Treibhausgas. Etwa die Hälfte der weltweiten Methanemissionen wird von methanogenen Archaeen durchgeführt. Wir interessieren uns für die an der hydrogenotrophen Methanogenese beteiligten Enzyme und berichten über die Kristallstrukturen der Formyl-Methanofuran-Dehydrogenase und des Heterodisulfid-Reduktase/Hydrogenase-Komplexes. Diese Enzymkomplexe sind an den sequentiellen Reaktionen der Ferredoxin-Reduktion und CO₂-Reduktion/Fixierung im methanogenen Stoffwechselweg beteiligt.