{"id":1876,"date":"2006-08-16T00:00:00","date_gmt":"2006-08-16T07:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/vermont.salk.edu\/news-release\/when-the-going-gets-tough-slime-molds-start-synthesizing\/"},"modified":"2015-12-03T18:14:44","modified_gmt":"2015-12-04T02:14:44","slug":"when-the-going-gets-tough-slime-molds-start-synthesizing","status":"publish","type":"disclosure","link":"https:\/\/www.salk.edu\/de\/news-release\/when-the-going-gets-tough-slime-molds-start-synthesizing\/","title":{"rendered":"Wenn es hart auf hart kommt, beginnen Schleimpilze mit der Synthese"},"content":{"rendered":"

La Jolla, CA \u2013 In Zeiten des \u00dcberflusses, die einzellige Schleimpilz Dictyostelium discoideum<\/em> f\u00fchrt ein einsames Leben und knabbert an Bakterien, die den Waldboden bedecken. Aber diese einfachen Kreaturen k\u00f6nnen heroische Entwicklungsakte vollbringen: Wenn die Nahrungsversorgung mit Bakterien versiegt, Dictyostelium<\/em> Am\u00f6ben schlie\u00dfen sich mit ihren Nachbarn zusammen und bilden einen mehrzelligen Turm, der dazu dient, die Kinder zu retten.<\/p>\n

\"Slime<\/p>\n

Wenn die Nahrungsversorgung versiegt, schlie\u00dfen sich einzellige Dictyostelium discoideum-Zellen zusammen und verschmelzen zu einem sporenproduzierenden Turm. Ein neu entdecktes Hybrid-Enzym namens Steely2 (in Cartoon-Form dargestellt) schmiedet die Grundstruktur des chemischen Signals (DIF-1, hier als Stabmodell dargestellt), das diesen entscheidenden Schritt im Lebenszyklus von Dictyostelium orchestriert: die Umwandlung allm\u00e4chtiger Zellen in spezialisierte Sporen- oder Stielzellen. (Bild von Mike Austin unter Verwendung eines Fotos von Rob Kay.)<\/p>\n<\/div>\n

In einer demn\u00e4chst erscheinenden Studie in Nature Chemical Biology,<\/em> Ermittler des Salk Institute for Biological Studies und des Medical Research Council of Molecular Biology (MRC) in Cambridge, England, verwenden traditionelle und computergest\u00fctzte Methoden, um zu zeigen, wie Dictyostelium<\/em> synthetisiert das chemische Signal DIF-1, kurz f\u00fcr Differenzierungsinduzierender Faktor, das f\u00fcr diese Entwicklungstransformation notwendig ist.<\/p>\n

Die Zusammenarbeit, erkl\u00e4rt Co-Seniorautor Joe Noel<\/a>, \u201czeigt die Kraft eines kombinierten Ansatzes aus Bioinformatik, Enzymologie, Strukturbiologie und Genetik, um den Kern dessen zu erfassen, warum Organismen nat\u00fcrliche Chemikalien nutzen, um in herausfordernden \u00d6kosystemen zu \u00fcberleben und zu gedeihen.\u201d<\/p>\n

Wenn Schleimpilze hungern, bilden sie kollektiv ein vielzelliges schleimartiges Wesen, das sich in Masse zu einem warmen Ort bewegt. Dort, als Reaktion auf das DIF-1-Signal, richten sich die Schleime buchst\u00e4blich auf und ihre Zellen metamorphosieren entweder zu einer S\u00e4ule aus Stielzellen oder zu Sporenzellen der n\u00e4chsten Generation, die oben auf der S\u00e4ule thronen und auf die Wiederherstellung der Nahrungsversorgung warten.<\/p>\n

Noel und Michael Austin, Ph.D., ein Postdoktorand in Noels Labor und Co-Leitautor der Studie, haben ein fortw\u00e4hrendes Interesse an der Biosynthese verschiedener pflanzlicher und mikrobieller Polyketide durch Enzyme, die als Typ-III-PKSs bekannt sind. Pflanzen produzieren Polyketid-Naturstoffe wie Flavonoide und Stilbene zur Verwendung als Sonnenschutzmittel, Antibiotika, Bl\u00fctenpigmente und Antioxidantien. Austin erkl\u00e4rt: \u201cPflanzliche Polyketide werden zunehmend auch als gesundheitsf\u00f6rdernde Bestandteile von gr\u00fcnem Tee, Rotwein und Sojabohnen f\u00fcr die menschliche Ern\u00e4hrung erkannt.\u201d<\/p>\n

Es stellt sich heraus, dass DIF-1 zur selben Gruppe geh\u00f6rt. \u201cBeim Lesen eines \u00dcbersichtsartikels \u00fcber die Vielfalt nat\u00fcrlich vorkommender Polyketide erkannten wir, dass die chemische Kernstruktur von DIF-1, einem wichtigen Entwicklungssignal in Dictyostelium<\/em>, \u00e4hnelt nat\u00fcrlichen Produkten, die von pflanzlichen PKS vom Typ III hergestellt werden\u201d, erinnert sich Austin.<\/p>\n

Zu der Zeit, Dictyostelium<\/em> w\u00e4hrend seines Genoms sequenziert wurde und die Fragmente roher DNA-Sequenzierungsdaten in \u00f6ffentlich zug\u00e4nglichen Datenbanken hinterlegt wurden. Austin erinnerte sich: \u201cEines Nachts f\u00fchrte ich eine bioinformatische Suche durch, um nach genetischen Beweisen zu suchen, die auf die Existenz eines Typ-III-PKS hindeuten w\u00fcrden. Dictyostelium<\/em>. Mithilfe verschiedener Computerprogramme zum Finden, Zusammenstellen und \u00dcbersetzen in silico<\/em> die relevanten rohen DNA-Sequenzierungsfragmente zuerst in Gene und dann in die von diesen Genen kodierten Proteine, rekonstruierte Austin zwei Typ-III-PKS-\u00e4hnliche Gensequenzen und fand auch eine \u00dcberraschung.<\/p>\n

Unerwarteterweise zeigten diese abgeleiteten genetischen Baupl\u00e4ne f\u00fcr Typ-III-PKSs jeden Dictyostelium<\/em> Typ-III-PKS, die an andere enzymatisch aktive Proteindom\u00e4nen angeh\u00e4ngt werden k\u00f6nnen. Diese noch nie dagewesene Hybridanordnung funktioniert wie eine sehr effiziente Eimerkette, die Polyketidmolek\u00fcle in Schleimpilzzellen synthetisiert. <\/p>\n

\u201cDie Natur hat den Weg geebnet, diese neuartige Dom\u00e4nenanordnung zur Bioingenieurtechnik effizienterer Methoden zur Herstellung modifizierter Polyketide f\u00fcr menschliche Zwecke zu nutzen\u201d, sagte Austin. <\/p>\n

Austin und die Laborleiterin Marianne Bowman setzten sich auf die Bank und isolierten Dictyostelium<\/em> Die DNA, welche die Typ-III-PKS-Dom\u00e4nen kodiert, bestimmte nicht nur deren Aufbau, der tats\u00e4chlich einer pflanzlichen PKS \u00e4hnelte, sondern zeigte auch, dass eine davon, Steely2 genannt, im Reagenzglas die chemische Grundstruktur von DIF-1 herstellte. Alles, was noch zu beweisen war, war, dass Schleimpilze selbst das neu entdeckte Enzym zur Herstellung von DIF-1 nutzten.<\/p>\n

dam Noel und Austin sich an den Co-Seniorautor Robert Kay, Ph.D., wandten, einen Dictyostelium<\/em> Experte f\u00fcr zellul\u00e4re Differenzierung und Gruppenleiter am MRC. \u201cWir haben eine Arbeit geschrieben und eine Version an Rob Kay geschickt und sagten: \u2018Sie kennen uns nicht, aber hier ist, was wir tun. Biochemisch haben wir die Maschinerie identifiziert, die den essentiellen Vorl\u00e4ufer f\u00fcr das bioaktive DIF-1-Molek\u00fcl herstellt.\u2019\u201c<\/p>\n

Kay antwortete, dass er und die Co-Autorin Tamao Saito, PhD., eine Wissenschaftlerin in seinem Labor, die sich auf Sabbatical befand, sich ebenfalls auf diese ungew\u00f6hnlichen Typ III PKS-Gene konzentriert h\u00e4tten, nachdem die vollst\u00e4ndige Zusammenstellung und Annotation des gesamten Genoms k\u00fcrzlich abgeschlossen war. Dictyostelium<\/em> Genom, welches durch eine weltweite Zusammenarbeit vieler Wissenschaftler, einschlie\u00dflich der Kay-Gruppe, durchgef\u00fchrt wurde. <\/p>\n

Saito und Kay hatten eigenst\u00e4ndig die Dictyostelium<\/em> Gen f\u00fcr Steely2. Durch das Fehlen von Steely2 konnten die Schleimpilze folglich nicht nur kein DIF-1 mehr herstellen, sondern auch den Rettungsturm nicht mehr bauen, was genau die biologische Best\u00e4tigung war, die das Noel-Labor h\u00f6ren wollte. Die beiden Labors b\u00fcndelten ihre Daten und ver\u00f6ffentlichen nun ihre Arbeit gemeinsam als eine sehr vollst\u00e4ndige Geschichte, w\u00e4hrend sie weiterhin an der chemischen Vielfalt dieses faszinierenden Organismus zusammenarbeiten, der \u00fcber den Waldboden kriecht.<\/p>\n

\u201cDas ist ein wunderbares Beispiel daf\u00fcr, wo Egos zur\u00fcckgestellt werden, wer was gemacht hat, und stattdessen als wissenschaftliche Gemeinschaft Gruppen zusammenkommen, um eine grundlegende Frage der Biologie zu beantworten. Im Prozess haben wir gemeinsam eine effiziente chemische Fabrik in entdeckt.\u201c Dicytostelium<\/em> Zellen, die uns dar\u00fcber informieren, wie man \u00e4hnliche Systeme in anderen Organismen modifizieren kann, um wichtige Medikamente aus der Natur zu produzieren.\u201d<\/p>\n

F\u00fcr Noel besteht das Problem darin, Biokomplexit\u00e4t auf einer Ebene zu verstehen, die traditionell ignoriert wird \u2013 der F\u00fclle nat\u00fcrlicher Chemikalien, die in der Natur vorkommen. Organismen nutzen Chemikalien als Mittel zur Interaktion mit ihrer Umwelt, und die Menschheit hat diese Tatsache genutzt, um die \u00fcberwiegende Mehrheit der heute zur Behandlung von Krankheiten eingesetzten Pharmazeutika zu entdecken. \u201cDie grundlegende Hauptfrage in unserem Fall ist, warum Organismen Chemikalien herstellen, welche Rolle diese Molek\u00fcle in der Natur spielen und wie sich die Zellmaschinerie, die zur Herstellung dieser Molek\u00fcle verwendet wird, \u00fcber Millionen von Jahren entwickelt, um dem Wirtsorganismus neue Wege zum \u00dcberleben und Gedeihen zu er\u00f6ffnen. Das Verst\u00e4ndnis der Vielfalt nat\u00fcrlicher Chemikalien und der sie produzierenden Maschinerie gibt uns ein Fenster, um in die Vergangenheit zu blicken und zu verstehen, wie sich Organismen auf molekularer Ebene entwickeln.\u201d<\/p>\n

Ebenfalls trugen zu der Studie bei: Steven Haydock, MD, der mit Kay zusammenarbeitete, Atsushi Kato, der zusammen mit Saito jetzt an der Hokkaido Universit\u00e4t in Sapporo, Japan, lehrt, und Bradley Moore, PhD., am Scripps Institute of Oceanography.,<\/p>\n

Das Salk Institute for Biological Studies in La Jolla, Kalifornien, ist eine unabh\u00e4ngige gemeinn\u00fctzige Organisation, die sich grundlegenden Entdeckungen in den Lebenswissenschaften, der Verbesserung der menschlichen Gesundheit und der Ausbildung zuk\u00fcnftiger Forschergenerationen widmet. Jonas Salk, M.D., dessen Polio-Impfstoff die l\u00e4hmende Krankheit Poliomyelitis im Jahr 1955 fast ausgerottet hat, er\u00f6ffnete das Institut 1965 mit einem Grundst\u00fcck geschenk der Stadt San Diego und der finanziellen Unterst\u00fctzung des March of Dimes.<\/p>","protected":false},"featured_media":0,"template":"","faculty":[102],"disease-research":[],"class_list":["post-1876","disclosure","type-disclosure","status-publish","hentry","faculty-joseph-noel"],"acf":[],"yoast_head":"\nWhen the going gets tough, slime molds start synthesizing - Salk Institute for Biological Studies<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/www.salk.edu\/de\/news-release\/when-the-going-gets-tough-slime-molds-start-synthesizing\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"de_DE\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"When the going gets tough, slime molds start synthesizing - Salk Institute for Biological Studies\" \/>\n<meta property=\"og:description\" content=\"La Jolla, CA \u2013 In times of plenty, the uni-cellular slime mold Dictyostelium discoideum leads a solitary life munching on bacteria littering the forest floor. 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