Introns in bakterieller 16S rRNA gefunden

Foto: Zellen der Schwefelbakterien

Die Zellen der großen Schwefel-
bakterien Thiomargarita leben
oft in Ketten zusammen. In
ihren 16SrRNA-Gen haben die
Wissenschaftler vier Introns
gefunden. Die Zellen sind mit
einem Durchmesser von circa
200 μm außergewöhnlich groß
für Bakterienzellen; © MPG

Bei diesen sogenannten Introns handelt es sich allerdings nicht um Genabschnitte, die für die 16S rRNA kodieren: Teilweise bestehen sie einfach aus nichtkodierender DNA oder sie tragen Gene für bestimmte Enzyme, durch die sich das Intron in andere Stellen des Genoms ausbreiten kann.

„Die Introns sind jeweils mehrere hundert Basenpaare lang. Dadurch verlängern sie das 16S rRNA-Gen deutlich. Wir haben bis zu 3500 Basenpaare lange 16S rRNA-Gene gefunden“, sagt Salman. Das normale 16S rRNA-Gen ist nur etwa 1500 Basenpaare lang. Den Forschern gelang jetzt zum ersten Mal der Nachweis dieser Introns in dem Markergen der bakteriellen 16S rRNA. Dies ist erstaunlich, da dieses Gen das am häufigsten sequenzierte Gen ist.

Für die Mikrobiologen hat die Entdeckung der Introns im 16S rRNA-Gen gravierende Auswirkungen. „Bisher konnten wir nur kurze Stücke der 16S rRNA-Gene der großen Schwefelbakterien aus einer gemischten Bakterienprobe sequenzieren. Nun wissen wir warum: Ihre 16S rRNA-Gene sind länger als die anderer Bakterien,“ erklärt Rudolf Amann vom Max-Planck-Institut. „Mikrobenzellen, die diese Variante tragen, können mit den klassischen Nachweismethoden nicht gefunden werden, weil die kürzeren Sequenzen ungleich stärker ins Gewicht fallen.“ Deshalb gelang es den Wissenschaftlern bisher nicht, das Gen in seiner ganzen Länge nachzuweisen.

Da das 16S rRNA-Gen eine wichtige Rolle bei der stammesgeschichtlichen Einordnung von Bakterien und in Biodiversitätsstudien spielt, hat die Entdeckung der Bremer Forscher weitreichende Folgen. Denn vermutlich gibt es die Introns auch in den 16S rRNA-Genen anderer Bakteriengruppen. „Wir versuchen jetzt herauszufinden, welche anderen Mikroorganismen auch das verlängerte 16S rRNA-Gen tragen,“ so Salman. „Mit dem neuen Wissen werden wir eine Strategie entwickeln, um auch die langen 16S rRNA-Sequenzen zu berücksichtigen, beispielsweise bei Biodiversitätsstudien“.

Für die Bakterien haben die Introns in den 16S rRNA-Genen scheinbar keine Auswirkungen. Trotz der langen Introns bilden die Zellen der großen Schwefelbakterien funktionsfähige Ribosomen aus. Die Introns entfernen sich bei der Entstehung der Ribosomen selbst.

MEDICA.de; Quelle: Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie