Die Forschungsgruppe von Prof. Erik van Nimwegen am Biozentrum der Universität Basel hat einen neuen Mechanismus bei Bakterien entdeckt, der ihre Reaktion auf die vorherrschenden Umweltbedingungen steuert. Abgeleitet haben sie ihre Theorie von einer ebenso einfachen wie beeindruckenden Beobachtung: Das Wachstumstempo von Bakterien und die Sensibilität für Signalmolekülen scheinen demnach zusammenzuhängen. Die Theorie über den zugrundeliegenden Mechanismus hat das Forschungsteam anschliessend bei E. coli-Bakterien nachgewiesen. Die Ergebnisse der Studie sind jetzt in «Science Advances» veröffentlicht.
Einfach und faszinierender Mechanismus
«Wir haben festgestellt, dass Zellen umso empfindlicher auf Signale aus der Umgebung reagieren, je langsamer die Zelle wächst», erklärt Erstautor Thomas Julou. «Was uns besonders fasziniert hat, ist die Einfachheit dieses Mechanismus und wie universell er vermutlich in biologischen Systemen vorkommt.» Wenn das Leben gut läuft und die Zellen schnell wachsen, ignorieren sie den «Lärm» der Umgebung. Wenn es ihnen schlecht geht, «hören» sie hingegen ganz genau hin, erkunden so die Umgebung und leiten davon neue Überlebensstrategien ab.
Die zugrundeliegende Theorie: Das Wachstumstempo einer Zelle bestimmt, wie schnell Signalmoleküle in der Zelle verdünnt werden, einschliesslich der Signalmoleküle, die an der Genregulation beteiligt sind. Bei schnell wachsenden Zellen verschwinden Signalmoleküle durch diese Verdünnung rascher, sodass äussere Reize gedämpft werden und die Zelle sie effektiv weniger stark wahrnimmt. In langsam wachsende Zellen hingegen bleiben die Signalmoleküle länger erhalten, können sich leichter ansammeln und machen die Zellen dadurch empfindlicher für Umweltveränderungen.
