Zeit für ein Update der Biologie-Lehrbücher: Bakterien im Schockzustand

Der Mensch reagiert auf einen extremen Schock mit einem starken Adrenalinausstoß. Diese Reaktion trägt zum Überleben bei (zumindest in einigen Fällen). Wie reagieren Bakterien auf einen extremen Schock? Diese Ergebnisse stammen aus einer Studie, an der ich mit mehreren Kollegen gearbeitet habe.

Indem wir Hitze als eine der extremsten Formen des Schocks einsetzten, in wenigen Sekunden von 32°C auf 42°, fanden wir heraus, dass Bakterien ihre eigene Form der Stressreaktion haben. Aus ihrer DNA schrieben sie in nur wenigen Minuten riesige Mengen an RNA ab. Die Schnelligkeit dieser Reaktion ist vergleichbar mit dem Adrenalin des Menschen. Aber warum die riesigen Mengen an RNA? Noch überraschender ist, dass der größte Teil der RNA während des Hitzeschocks nicht in Proteine übersetzt wird.

Wir wissen also eigentlich nicht, warum die Bakterien dies tun. Unsere Vermutung ist, dass die RNA-Reaktion ein Mittel der Bakterien ist, sich auf Veränderungen vorzubereiten, die auf den Hitzeschock folgen könnten. Die RNA bereit zu haben, ist eine gute Möglichkeit, Zeit zu sparen, wenn die Bedingungen nach der Beseitigung des Hitzestresses ein erneutes Wachstum erlauben. Diejenigen Bakterien, die ihr Wachstum schnell wieder aufnehmen können, haben bessere Chancen als die, die langsam reagieren.

Eine wichtige Erkenntnis aus dieser Studie ist, dass auf die Transkription eines Gens (von der DNA zur RNA) nicht immer die Translation (von der RNA zum Protein) folgt. Vielmehr scheinen sowohl die Transkription als auch die Translation getrennt kontrollierte Schritte zu sein, zumindest bei vielen, wenn nicht bei allen Genen. Dies ist besonders bedeutsam, wenn man bedenkt, dass in den Biologie-Lehrbüchern ein wesentlicher Unterschied zwischen Bakterien und Eukaryonten darin besteht, dass Transkription und Translation bei Bakterien gekoppelt sein sollen, bei Eukaryonten jedoch nicht.

Unsere Studie zeigt, dass die Reaktion der Bakterien unter extremen Schocks nicht gekoppelt ist. Solche Informationen sind nützlich, wenn man Bakterien als Superproduzenten von PHB konzipiert. https://doi.org/10.1111/1462-2920.15818

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