Erstes Genom eines extrem kalten Organismus entschlüsselt

Deutsches Forscherteam entschlüsselt komplette Genomsequenz eines Meeresbakteriums, das noch unterhalb von 0°C wachsen kann, und gewinnt neue Einblicke in die Lebensweise im Ökosystem Meer.

Große Teile der Biosphäre der Erde, insbesondere die Meeresböden, sind dauerhaft kalt. Bisher war nur sehr wenig über die genetische Information und den Stoffwechsel der Organismen bekannt, die in diesen eisigen Gegenden heimisch sind, obwohl die dort lebenden Mikroorganismen eine wichtige Rolle in den globalen Kohlenstoff- und Schwefelzyklen spielen.

Desulfotalea psychrophila („kälte-liebendes Sulfat-reduzierendes Stäbchen“) wurde erstmals 1999 am Meeresgrund vor Spitzbergen entdeckt, und ist der bisher „kälteste“ Organismus, dessen Genomsequenz vollständig entschlüsselt wurde. Die Entschlüsselung des 3.523.383 Basenpaare großen Genoms von Desulfotalea gelang einem Forscherteam aus den bayerischen Biotechnologie Unternehmen e.gene GmbH (Feldafing), Epidauros AG (Bernied), der Technischen Universität München, sowie den Max-Planck-Instituten für marine Mikrobiologie (Bremen) und Entwicklungsbiologie (Tübingen).

Große Überraschungen gab es, als sich die Forscher die DNA-Sequenzen genau anschauten: die bei vielen anderen Sulfat-reduzierenden Bakterien wichtigen c-Typ Cytochrome für den Elektronentransport fehlen in Desulfotalea psychrophila. Es ist noch unklar, wie diese für das Bakterium lebenswichtige Aufgabe ohne die Cytochrome erfüllt werden. Ungewöhnlich erscheint auch, dass nur 13% seiner 3118 Gene eine erkennbare Ähnlichkeit zu Gegenstücken in Archaeoglobus fulgidus zeigen, dem ersten und für lange Zeit einzigen genomisch charakterisierten Sulfatreduzierer, der für die Ansäurung heißer unterirdischer Ölquellen verantwortlich gemacht wird. Die nun vorliegende Genomsequenz erlaubt das Studium der genetischen Grundlagen für Leben unter extrem niedrigen Temperaturen, sowie den Zugang zu biotechnologisch wertvollen kälteaktiven Enzymen (Biokatalysatoren).

Erreicht wurde dies im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundprojektes REGX (Real Environmental Genomics.