Schädliche Bakterien machen Milchsäure zu Methan

Epsilonproteobakterien oft Verursacher von Magengeschwüren und Lebensmittelvergiftungen

Forscher mit biofilmartiger Aggregatbildung (Foto: Jan-Peter Kasper/uni-jena.de)

Jena/Leipzig (pte019/21.11.2018/13:30) – Forscher der Universität Jena http://uni-jena.de haben die Fähigkeit zur Wasserstoff- und Naturstoffproduktion in einer
Gruppe von Bakterien nachgewiesen, die bis dahin eher als
Krankheitserreger bekannt waren. In Gemeinschaft mit einem
methanproduzierenden Bakterium konnten diese Bakterien Milchsäure zu
Methan umwandeln. Details wurden in den Fachzeitschriften "Nature
Communications" und "ACS Chemical Biology" publiziert.

Bakterielle Atmung zentral

Bakterien dieser Gruppe, der sogenannten Epsilonproteobakterien, werden
zum Beispiel mit der Entstehung von Magengeschwüren in Verbindung
gebracht oder sind als Auslöser von Lebensmittelvergiftungen bekannt.
Die Epsilonproteobakterien, die in Jena erforscht werden, sogenannte
Sulfurospirillen, sind hingegen harmlos und leben unter Ausschluss von
Sauerstoff in Abwässern und Flusssedimenten und können Schadstoffe in
der Umwelt umwandeln.

Diese Transformation ist an die bakterielle Atmung gekoppelt, die
biochemisch ähnlich zur menschlichen Sauerstoffatmung ist. Die Forscher
haben zwei weitere besondere Stoffwechselleistungen von Sulfurospirillen
entdeckt: die Fähigkeit, sowohl Wasserstoff als auch Naturstoffe zu
produzieren. Letztere könnten eventuell als Medikamente dienen.

Umfassende Zusammenarbeit

Um tiefere Einblicke in die Maschinerie des Stoffwechselweges und der
daran beteiligten Enzyme zu erlangen, wurden Studien durchgeführt, die
die Gesamtheit der Proteine des Bakteriums in gärenden Zellen mit der in
atmenden Zellen vergleicht. Dabei bekamen die Jenaer Unterstützung von
Lorenz Adrian, Arbeitsgruppenleiter am Helmholtz-Zentrum für
Umweltforschung in Leipzig. Zusammen mit der Mikrobiologin Gabriele
Diekert untersuchten sie seit 2011 die Transformation halogenierter, oft
giftiger Verbindungen, zum Beispiel durch Sulfurospirillen.

"Wir haben die Sequenz einer sogenannten Hydrogenase – das sind Enzyme,
die Wasserstoff spalten oder herstellen können – im Genom von
Sulfurospirillum gefunden. Die gefundene Hydrogenase ähnelt entfernt
anderen Hydrogenasen, die Wasserstoff produzieren. Daher wollten wir die
für die Wasserstoffproduktion verantwortlichen Enzyme eindeutig
nachweisen. Wir konnten einen großen, Wasserstoff produzierenden Komplex
nachweisen", so Forschungskoordinator Tobias Goris.