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Horizontaler Gentransfer

Erfolg von rosa Bakterien in den Weltmeeren

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„Lange Zeit ging man davon aus, dass sich alle wichtigen genetischen Informationen im Bakterium auf dem Chromosom befinden“, so Jörn Petersen weiter. Für Vertreter der Roseobacter-Gruppe konnte Team-Kollegin Dr. Silke Pradella diese These allerdings bereits in einem früheren Experiment widerlegen. Sie wies nach, dass die zentralen Gene für die Photosynthese bei Roseobacter litoralis und Sulfitobacter guttiformis auf Plasmiden liegen. Mit den jüngsten Arbeiten konnte die Arbeitsgruppe sogar zeigen, dass das komplette Photosynthese-Gencluster mit mehr als 40 Genen vom Chromosom auf ein Plasmid übertragen wurde.

Mobile Container genetischer Informationen

Was ist der Grund für die ungewöhnliche genetische Organisation? „Unsere Erklärung dafür ist, dass die Roseobacter-Gruppe ihre Plasmide als „mobile Container genetischer Informationen“ nutzt, um bei Bedarf wichtige Stoffwechselfunktionen schnell untereinander und sogar über die Artgrenze hinaus auszutauschen“, erklärt Dr. Petersen. „Den Zugang zum gemeinschaftlichen Genpool kann man als eine Art Nachbarschaftshilfe unter diesen marinen Bakterien verstehen. Durch den Transfer der Photosynthesegene werden die Bakterien nicht nur rosa, sondern erwerben auch einen besonderen Überlebensvorteil, indem sie nun zusätzliche Energie aus Sonnenlicht gewinnen können. Ein genetischer Austausch mittels Plasmiden als Vehikel würde auch schlüssig erklären, warum die Photosynthesefähigkeit innerhalb der Roseobacter-Gruppe nur sporadisch und ohne erkennbares Muster verbreitet ist.“

Grundlage für neues systembiologisches Verbundprojekt

Das an der DSMZ etablierte Methodenspektrum und die neuen Erkenntnisse zur Plasmidbiologie liefern die Grundlage für ein neues systembiologisches Verbundprojekt im Rahmen des Roseobacter Sonderforschungsbereiches. Ziel ist es, die physiologische Bedeutung der Plasmide im Modellorganismus Phaeobacter gallaeciensis DSM 17395 aufzuklären. Dazu sollen die in der Arbeitsgruppe erzeugten Plasmid-Knock-Out-Mutanten mit dem Phaeobacter-Wildtyp mit Hilfe der kompletten OMICS-Pipeline (Genom, Trankriptom, Proteom, Metabolom, Fluxom) analysiert und verglichen werden.

Originalpublikation: Petersen J, Brinkmann H, Bunk B, Michael V, Päuker O, Pradella S (2012) Think pink: photosynthesis, plasmids and the Roseobacter clade. Environmental Microbiology. Online publiziert: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1462-2920.2012.02806.x/pdf

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