Methanol kann mit erneuerbarer Energie aus Kohlendioxid und Wasser synthetisiert werden. Wenn dieses grüne Methanol von spezialisierten Bakterien verstoffwechselt wird, lässt sich eine Vielzahl von chemischen Substanzen biotechnologisch herstellen. Die Anwendung könnte es der chemischen Industrie erlauben, das Treibhausgas Kohlendioxid in wertvolle klimaneutrale Chemikalien umzuwandeln – und ihren ökologischen Fussabdruck deutlich zu verringern.

Einige Krankheitserreger verstecken sich in menschlichen Zellen und verbessern so ihre Überlebenschancen. Forschende der Universität Basel haben nun eine einzigartige Taktik aufgedeckt, mit der sich bestimmte Bakterien im Körper ausbreiten, ohne dabei vom Immunsystem entdeckt zu werden. In ihrer Studie berichten sie über die entscheidende Rolle einer bakteriellen Nanomaschine im Infektionsgeschehen.

Forschungsteam des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“ der Uni Jena klärt Regulationsmechanismen kleiner RNA-Moleküle auf, die bei Virusinfektionen von Bakterien eine entscheidende Rolle spielen

Mikroskopisch kleine Algen spielen eine bedeutende Rolle bei der Bindung von Kohlendioxid und sind daher von großer ökologischer Bedeutung. Ein Forschungsteam der Universität Jena hat nun ein Bakterium gefunden, das mit einer Grünalge ein Team bildet. Beide Mikroorganismen unterstützen sich gegenseitig in ihrem Wachstum. Das Bakterium hilft der Mikroalge außerdem dabei, den Giftstoff eines anderen, schädlichen Bakteriums zu neutralisieren. Das grundlegende Verständnis des Zusammenspiels von Algen und Bakterien spielt auch beim Klimaschutz eine wichtige Rolle. Die Ergebnisse der Studie werden am 5. April in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht.

Viele wichtige Medikamente, wie Antibiotika und Krebsmedikamente, stammen von Naturstoffen aus Bakterien ab. Die bakteriellen Enzyme, die diese Wirkstoffe produzieren, gelten wegen ihres Baukastenprinzips als ideale Werkzeuge für die Synthetische Biologie. Durch Erforschung der Protein-Evolution fand ein Team um Prof. Dr. Helge Bode „Fusionsstellen“ nach dem Vorbild der Natur, die eine schnellere und gezieltere Wirkstoffentwicklung ermöglichen.

Winzlinge wie Bakterien und Pilze helfen Pflanzenwurzeln bei ihrer Arbeit und fördern ihre Gesundheit. Eine gängige Vorstellung ist, dass die Zusammensetzung dieser Mikroben von den Bodeneigenschaften abhängt. Jedoch hat nun ein internationales Forschungsteam unter Federführung der Universität Bonn an verschiedenen lokalen Maissorten herausgefunden, dass die Erbanlagen der Pflanze ebenfalls dazu beitragen, welche Mikroorganismen sich an der Wurzel tummeln. Die Ergebnisse, die nun in der renommierten Fachzeitschrift Nature Plants veröffentlicht sind, könnten künftig dabei helfen, besser an Dürre und Nährstoffmangel angepasste Maissorten zu züchten.

Bakterien und Pilze sind für die Funktion der Pflanzenwurzeln von großer Bedeutung. Ein internationales Forschungsteam unter Federführung der Universität Bonn und unter Beteiligung des IPK Leibniz-Institutes hat nun an Maispflanzen herausgefunden, dass nicht nur die Eigenschaften des Bodens, sondern auch die Erbanlagen der Pflanze dazu beitragen, welche der Mikroben sich an der Wurzel tummeln. Dies wurde auch durch den Einsatz des Werkzeugkastens der quantitativen Genetik ermöglicht. Die Ergebnisse, die heute im Journal „Nature Plants“ veröffentlicht wurden, könnten helfen, besser an Dürre und Nährstoffmangel angepasste Maissorten zu züchten.

Klebsiella pneumoniae ist einer der häufigsten und gefährlichsten bakteriellen Krankheitserreger, der im Menschen Infektionen des Magen-Darm-Traktes, Lungenentzündungen, Wundinfektionen bis hin zu Blutvergiftungen auslösen kann. Um Klebsiella in Zukunft besser begegnen zu können, hat ein Forschungsteam des Exzellenzclusters Balance of the Microverse der Universität Jena die Bakterien unter die molekularbiologische Lupe genommen: Dabei hat es die Bedeutung einer kleinen, nicht-kodierenden Ribonukleinsäure (kurz: sRNAs, vom Englischen: small ribonucleic acids) für die Genregulation von K. pneumoniae aufgedeckt. Über ihre Erkenntnisse berichten sie im Fachjournal „PNAS“.

Wie es Bakterien schaffen, auch unter den widrigsten Umweltbedingungen ihre „innere Ordnung“ aufrecht zu erhalten, untersucht Prof. Inga Hänelt an der Goethe-Universität. In einem Beitrag der neuen Ausgabe von „Forschung Frankfurt“ erklärt die Forscherin, wie Bakterien ein mehrstufiges Krisenmanagement für die Aufnahme von lebenswichtigem Kalium aufgebaut haben – und welche Pläne sie und ihre Kolleg*innen mit der Clusterinitiative SCALE haben, die gerade die erste Hürde im Wettbewerb der Exzellenzinitiative genommen hat. In weiteren Beiträgen gibt das Forschungsmagazin der Goethe-Universität unter dem Titel „(Un)Ordnung“ Einblicke etwa zu den Themen Populismus, Rebellionen und Saatgutbanken.

CeBiTec-Forschende mit Studie im Fachmagazin Molecular Cell

Das Coenzym Q10 ist für den menschlichen Stoffwechsel essenziell. Es ist mit Vitaminen verwandt – muss aber von gesunden Menschen nicht über die Nahrung aufgenommen werden, sondern wird vom Körper selbst produziert. Wie das Coenzym gebildet wird, war bisher nur für Bakterien bekannt. Für andere Zellen, zum Beispiel von Menschen oder Pflanzen, fehlte ein entscheidender Schritt. Wissenschaftlern des Centrums für Biotechnologie (CeBiTec) der Universität Bielefeld ist es gelungen, diese Lücke zu schließen.

Molekulares Abwehrsystem schützt Bakterien vor Viren und macht sie gleichzeitig anfällig für Antibiotika

Auch Bakterien haben ein eigenes Immunsystem, dass sie gegen spezielle Viren – sogenannte Bakteriophagen – schützt. Ein Forschungsteam der Universitäten Tübingen und Würzburg zeigt nun, wie das Immunsystem die Wirkung von bestimmten Antibiotika gegen den Cholera-Erreger Vibrio cholerae verstärkt. Das Immunsystem ist der Grund, warum dieses Bakterium besonders empfindlich auf eine der ältesten bekannten Antibiotikaklassen – die Antifolate – reagiert. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Microbiology veröffentlicht.

Aus verrottendem Pflanzenmaterial haben Forschende erstmals einen Bakteriophagen isoliert, der Bakterien im Ruhezustand angreifen und abtöten kann. Wie der Phage das schafft, ist noch unklar. Eine Kombinationstherapie mit diesem Phagen und einem Antibiotikum löscht in Reinkultur und im Mausmodell viele ruhende Keime aus.

Bakterien der Gattung Shigella, eng verwandt mit dem bekannten E. coli, sind die zweithäufigste Ursache für tödlich verlaufende bakterielle Durchfallerkrankungen, mit weltweit über 200.000 Opfern pro Jahr. Ausbrüche von Stämmen, die gegen gängige Antibiotika resistent sind, treten immer häufiger auf. Um Shigella und andere krankheitserregende Bakterien besser in den Griff zu bekommen, suchen Forschende weltweit nach neuen therapeutischen Angriffspunkten. Nun lieferten Marburger Forscherinnen und Forscher Einblicke in die bakterielle Genregulation der Bakterien, die gleichzeitig zu einem besseren Verständnis ihrer Infektionsfähigkeit beitragen.

Manche bakteriellen Membrantransporter arbeiten fast wie Lastenaufzüge, um Substanzen durch die Zellmembran in das Innere der Zelle zu transportieren. Der Transporter selbst durchspannt dabei die Zellwand. Ein lösliches Protein außerhalb des Bakteriums bringt wie ein Gabelstapler die Substanz zum „Fahrstuhl“ und entlädt dort seine Ladung. Diese wird vom Lastenaufzug ins Innere der Zelle, also quasi in ein anderes Stockwerk gebracht. Forschende des Universitätsklinikums Bonn (UKB) und der Universität Bonn haben nun in Zusammenarbeit mit einem Team der Universität York das Zusammenspiel von Transporter und Zubringer aufgeklärt.

Krankmachende Bakterien nutzen molekulare “ Shuttle-Services „, um ihren Injektionsapparat mit dem passenden Inhalt zu füllen

Viele bakterielle Krankheitserreger benutzen Spritzen im Kleinstmaßstab, um Zellen ihrer Wirte, beispielsweise des Menschen, zu beeinflussen und sich im Körper ausbreiten zu können. Dabei müssen sie ihre Spritzen immer mit dem passenden Injektionsmittel befüllen. Eine Technik, mit der sich die individuelle Bewegung von Proteinen verfolgen lässt, hat nun enthüllt, wie Bakterien diese anspruchsvolle Aufgabe lösen.

Horizontaler Gentransfer: Warum sich Krankenhaus-Infektionen so schwer bekämpfen lassen – Mobiles genetisches Element verbreitet gefährliche Antibiotikaresistenzen

Die synthetische Biologie schafft neue biochemische Wege für die Umwandlung von Kohlendioxid (CO2). Forscher des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie haben einen synthetischen Zyklus entwickelt, der aus CO2 den zentralen Baustein Acetyl-CoA generiert. Den Forschern gelang es, die drei Module des Zyklus jeweils erfolgreich in lebende Bakterien einzubringen. Die Arbeit ist damit ein bedeutender Schritt zur Realisierung synthetischer CO2-Fixierungswege im Kontext lebender Zellen.

Durch einen innovativen experimentellen Ansatz haben Forschende am Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung zentrale Gene identifiziert, die von kommensalen Bakterien benötigt werden, um Pflanzen zu besiedeln. Die Ergebnisse tragen wesentlich zum Verständnis bei, wie Bakterien erfolgreiche Wirt-Kommensal-Beziehungen aufbauen.

Stromleitende Bakterien: das klingt wie Science-Fiction. Doch vor zwölf Jahren fanden Forschende am Grund von Meeren und Seen mikrobielle Ketten, die Strom über mehrere Zentimeter leiten können. Diese Kabelbakterien (lat. Electronema) stimulieren den Schadstoffabbau und reduzieren die Bildung von Treibhausgasen. Eines Tages können sie möglicherweise als biologisch abbaubare Stromkabel genutzt werden. Die Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM) ernennt mit Electronema erstmals eine Bakterienart zur Mikrobe des Jahres, für deren vollständige Beschreibung die Reinkultur noch fehlt.

Plastikfressende Bakterien könnten künftig helfen, das globale Müllproblem einzudämmen. Forschende des Forschungszentrums Jülich und der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf haben nun erstmals gezeigt, wie Bakterien der Gattung Halopseudomonas häufig vorkommende Kunststoffbeschichtungen aus Polyesterurethan zersetzen. Die beschriebenen Stoffwechselwege und Enzyme unterstreichen die Relevanz des neu isolierten Bakteriums für den biologischen Abbau von Kunststoffen und ebnen Wege in die Praxis.

Im Baukasten für neue Medikamente, die zum Beispiel Bakterien bekämpfen helfen, welche gegen bekannte Antibiotika resistent sind, sollten möglichst kostengünstige und umweltfreundliche Bausteine liegen. Enzyme bieten sich dafür an. Sie können zum Beispiel verschiedene Bestandteile von Wirkstoffen herstellen oder verbinden. Simon Schröder hat in seiner Masterarbeit in der Arbeitsgruppe Mikrobielle Biotechnologie der Ruhr-Universität Bochum ein Enzym näher charakterisiert, das in der Lage ist, die begehrte Stickstoff-Stickstoff-Verbindung in Molekülen zu knüpfen. Außerdem fand er noch weitere Enzyme, die das können.

Ein Forschungsprojekt der Hochschule München schafft erstmals effiziente und kostengünstige Kultivierung von kalkproduzierenden Bakterien. Dr. designatus Frédéric Lapierre entwickelte das Verfahren zur Vermehrung der Mikroorganismen im Rahmen seiner Promotion und begünstigt so den kommerziellen Einsatz von „selbstheilendem Beton“.

Nanomaterial mit „Lichtschalter“ tötet Gram-negative oder Gram-positive Bakterien ab
Krankenhauskeime sind häufig ein Problem bei schwärenden Wunden. Um selektiv Gram-negative oder Gram-positive Krankenhauskeime wirksam zu bekämpfen, hat nun eine Forschungsgruppe eine bakterizides Nanomaterial mit einem chemischen „Lichtschalter“ versehen. Die Wirkungsweise wird durch UV- und sichtbares-Licht umgestellt, und die starke Wirksamkeit gegen den Gram-positiven Krankenhauskeim MRSA kann auf andere bakterielle Infektionen übertragen werden, zeigt die in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie veröffentlichte Studie.

Ergebnisse deuten auf eine verbesserte Schlachthygiene hin

Pumpspender mit Seife oder Desinfektionsmittel sind nicht erst seit der Corona-Pandemie allgegenwärtig. Auch die jährlichen Grippeperioden und Erkältungswellen erinnern daran, dass Händewaschen eine wichtige Maßnahme ist, um Infektionen vorzubeugen. Ein Team der Hochschule Rhein-Waal um Dr. Dirk Bockmühl, Professor für Hygiene und Mikrobiologie an der Fakultät Life Sciences, hat nun allerdings herausgefunden, dass auch der Seifenspender selbst ein potentielles Infektionsrisiko birgt.