Seit der Entdeckung, dass die Rotalge Delisea pulchra sich mittels halogenierter Furanone selbst vor Biofilmbewuchs schützt, werden synthetische Furanone in Kühlkreisläufen und Pipelines getestet. Das ist ein Beispiel unter vielen für die Aufgabe, Biofilme im Meer umfassend zu erforschen, um den Bewuchs an Offshore-Anlagen einzudämmen, aber auch die starke Gefährdung von Meeresorganismen durch menschliche Produkte, beispielsweise Antibiotika, besser zu verstehen. Biofilme sind Lebensgemeinschaften aus Bakterien, Pilzen und Einzellern (Protozoen), im Meerwasser kommen noch Algen und wirbellose Tiere (Seepocken, Schnecken, Muscheln) hinzu. All diese Organismen haften an festen Oberflächen (beispielsweise Steinen) in oder auf einer gemeinsamen Schleimschicht aus extrazellulären polymeren Substanzen (EPS), die einige Arten absondern. Die Lebewesen kommunizieren miteinander, indem sie Moleküle produzieren, die in die Schleimschicht, in das umgebenden Wasser und durch die Zellwände anderer Lebewesen diffundieren. Die Moleküle können auch direkt durch Auffressen anderer Organismen aufgenommen werden. Bakterienkolonien können ihre Fressfeinde, die Protozoen, vergiften, indem sie Violacein (ein Indol-Alkaloid) produzieren. Ein Beispiel für Kommunikation innerhalb der eigenen Art ist das Quorum Sensing - die Fähigkeit von Kolonien bildenden Mikroorganismen, die Zelldichte ihrer Population zu messen und bestimmte Gene nur dann zu aktivieren, wenn eine bestimmte Populationsgröße erreicht ist. Gramnegative Bakterien produzieren als Signalmoleküle N-Acyl-Homoserinlaktone (AHL), die in benachbarten Bakterien bestimmte Rezeptorproteine besetzen. Wirkweise und Biosynthese der AHL werden im Artikel näher beschrieben. Die halogenierten Furanone aus der Rotalge und anderen Pflanzen stören nun die Kommunikation in der Bakterienkolonie, da sie eine ähnliche Kopfgruppe wie die AHL haben und das Rezeptorprotein der Bakterien blockieren. Ein Biofilm, solange er nicht überhand nimmt, kann aber auch Vorteile bringen für Pflanzen oder Tiere, auf denen er siedelt. Das Violacein aus Bakterien wie Pseudoalteromonas tunicata schädigt nicht nur deren eigene Fressfeinde, sondern vertreibt auch Fressfeinde von Pflanzen. Auf Moostierchen, Bryozoa, wurden die für die Arzneimittelherstellung interessanten Bryostatine gefunden und erst später stellte sich heraus, dass diese Stoffe in Wirklichkeit von einem auf dem Moostierchen lebenden Bakterium produziert werden.


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    Title :

    Biochemische Interaktionen in Marinen Biofilmen. Kampf, Kommunikation, Kooperation


    Contributors:

    Published in:

    Chemie in unserer Zeit ; 43 , 3 ; 160-167


    Publication date :

    2009


    Size :

    8 Seiten, 8 Bilder, 12 Quellen




    Type of media :

    Article (Journal)


    Type of material :

    Print


    Language :

    German




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