Bakterien: Jumbo-Phagen transportieren DNA

Illustration von Bakterien und Phagen. Rote DNA-Stränge in rosa Bakterienzellen, umgeben von blauen, virusähnlichen Phagen auf dunkelblauem Hintergrund.
Mobile genetische Elemente nutzen einen Jumbo-Phagen zum Transfer zwischen Bakterienzellen. Dargestellt sind die Bakterien DNA in rot, die mobilen genetischen Elemente in grün und die Jumbo-Phagen in blau. © Yansong Zhao/Biorender
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Um sich vor anderen Viren zu schützen, können Bakterien Phagen-Elemente aufnehmen. Eine Studie zeigt nun, dass Phagen auch als DNA-Transport dienen können. So konnten Bakterien mobile genetische Elemente aufnehmen, die Anti-Phagen-Abwehrgene trugen.

Sogenannte Riesenviren, auch Jumbo-Phagen genannt, können sich zwischen Zellen bewegen. Forschende des Max-Planck-Instituts für Evolutionsbiologie haben herausgefunden, dass Bakterien mithilfe dieser Jumbo-Phagen mobile genetische Elemente transportieren.

Phagen-Transfer mobiler DNA 

In der Studie setzten die Forschenden das Bakterium Pseudomonas fluorescens einem sterilen Kompostfiltrat aus. P. fluorescens gehört zur Gattung Pseudomonas und ist ein gramnegatives, stäbchenförmiges Bakterium. Es ist aerob und kommt im Boden, Wasser und auf Pflanzen vor. Das Bakterium hat vor allem eine Bedeutung in der Bodenbiologie und dem Verderb von Nahrungsmitteln.

Es zeigte sich, dass ein Element, I55, als Satellit durch Jumbo-Phagen transportiert wurde. Dieses Verfahren des Gentransfers durch einen Phagen war bisher unbekannt. Es ist somit eines der ersten Beispiele eines Phagen-Satelliten, der ein so großes Virus nutzt. Außerdem wird der bakterielle Wirt geschützt durch ein Restriktions-Modifikations-System. Damit macht sich das Bakterium die virale Maschinerie zu seinem eigen.

Die neuen Erkenntnisse lassen sich dennoch auch auf medizinisch relevantere Pseudomonas-Arten übertragen. Denn ähnliche Elemente, wie sie auch in der Studie übertragen wurden, kommen in Pseudomonas und anderen Gattungen, wie Vibrio cholerae, vor. Des Weiteren hebt die Studie die verborgenen Geheimnisse mobiler DNA der Umwelt hervor. So könnten neue Werkzeuge entwickelt werden, die große genetische Regionen zwischen Bakterien transferieren.

Literatur:
Zhao Y. et al.: Jumbo phage–mediated transduction of genomic islands. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 122 (44); 2025; e2512465122, DOI: 10.1073/pnas.2512465122.

Quelle: idw

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