Zersetzendes aus dem Kuhmagen

Forscher entdecken vielversprechende neue Bakterien-Enzyme

15.12.2005

Mit den Methoden der so genannten "Metagenomik" haben Forscher die biochemischen Abläufe im Kuhmagen untersucht. Was sie dabei fanden, macht auch die Pharma-Industrie neugierig: Die Wissenschaftler entdeckten 22 bislang unbekannte Enzyme. Einige dieser Enzyme, die von Mikroorganismen produziert werden, könnten für industrielle Verfahren genutzt und etwa in der Futtermittelproduktion oder der Medikamentenentwicklung eingesetzt werden.

Im Pansen, dem ersten und größten ihrer vier Mägen, beherbergen Wiederkäuer eine große Zahl verschiedenartiger Bakterien und Pilze. Deren Aufgabe ist es vor allem, lange, schwer verdauliche Pflanzenfasern zu zersetzen, was die Tiere ohne die Hilfe von Mikroorganismen nicht könnten. Welche Bakterien hier genau am Werke sind, ist allerdings nur zu einem kleinen Teil bekannt. Der Grund: Die meisten der Kleinstlebewesen im Kuhmagen lassen sich nicht im Labor züchten und folglich auch nicht studieren.

Seit die Forschung über gentechnische Methoden verfügt, kann sie jedoch zumindest die Erbinformation der Mikroorganismen näher unter die Lupe nehmen. Als Metagenomik bezeichnet man dabei das Vorgehen, die gesamte Erbsubstanz, die man in einer Probe aus einem bestimmten Lebensraum findet, zu isolieren. Die DNA, die man dabei erhält, stammt von den unterschiedlichsten Organismen, bekannten wie unbekannten. Diese gesammelte Erbsubstanz wird in Fragmente zerlegt, die man in "gezähmte" Bakterien einschleust und von diesen ablesen lässt. Biochemische Testverfahren geben dann Aufschluss darüber, welche Gene auf den betreffenden DNA-Schnipseln liegen und was sie bewirken.

So verfuhren die GBF-Forscher und ihre Kollegen mit einer Probe, die sie dem Pansen einer Milchkuh entnommen hatten. Unter dem DNA-Material aus Dutzenden teilweise noch unbekannten Bakterien fanden sie dabei auch Gene für einige neuartige Enzyme, mit denen die Kleinstorganismen Pflanzenfasern auflösen können.

Originalpublikation: M. Ferrer, O. Golyshina, T. Chernikova, A. Khachane, V. Martins Dos Santos, C. Strompl, K. Elborough, G. Jarvis, A. Neef, M. Yakimov, K. Timmis, P. Golyshin; "Novel hydrolase diversity retrieved from a metagenome library of bovine rumen microflora."; Environmental Microbiology 2005, 7(12), 1996-2010.

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