PNAS Cozzarelli-Preis 2021 für Studie zu Bakterien-Kooperation

Die Auszeichnung in der Kategorie Biomedical Science geht an Pierre Stallforths Team

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Die Mikroskopaufnahme zeigt eine von den Bakterien getötete Amöbe. Quelle: Ruchira Mukherji / Leibniz-HKI

Bakterien können sich gegen Fressfeinde verteidigen, indem sie miteinander kooperieren. Das konnte das Team aus der Paläobiotechnologie für die Bakteriengattungen Pseudomonas und Paenibacillus zeigen. Einzeln sind sie anfällig gegenüber Amöben. Gemeinsam produzieren sie jedoch eine für die Amöben giftige Substanz. Für die Arbeit wurde das Team mit dem diesjährigen Cozzarelli-Preis von der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) der USA in der Kategorie Biomedical Sciences ausgezeichnet.

Mit dem jährlich verliehenen Cozzarelli-Preis werden Arbeiten gewürdigt, die in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht wurden und sich durch wissenschaftliche Exzellenz und Originalität auszeichnen. Der Preis wurde 2005 als Paper of the Year Prize eingeführt und 2007 zu Ehren des verstorbenen PNAS-Chefredakteurs Nicholas R. Cozzarelli umbenannt. Für Veröffentlichungen im Jahr 2021 wurden in insgesamt sechs Kategorien Preise vergeben.

Das Team um Pierre Stallforth widmete sich einem Verteidigungsbündnis zweier Bakterien-Spezies gegen Amöben. „Schließen sich Pseudomonas und Paenibacillus zusammen, dann können sie sich erfolgreich verteidigen und ihrem Fressfeind sogar den Garaus machen“, so Stallforth. Dabei bildet Pseudomonas das Lipopeptid Syringafactin, das wiederum durch Peptidasen von Paenibacillus gespalten wird. „Durch gemeinsame Herstellung einer chemischen Waffe entkommen die Bakterien ihrem Schicksal, gefressen zu werden. Wir denken, dass wir nur eines von vielen Beispielen dieser kooperativen Strategie entdeckt haben“, erklärt Stallforth.

In ihren Lebensräumen treten Mikroorganismen selten als isolierte Monokulturen auf, meist interagieren sie in geselliger Weise mit einer Vielzahl anderer Arten. Sekretierte kleine Moleküle, sogenannte Naturstoffe, spielen bei diesen mikrobiellen Interaktionen oft eine entscheidende Rolle. Sie sind außerdem eine wichtige Quelle für die Entwicklung von Antibiotika, Krebsmitteln, Immunmodulatoren und anderen Medikamenten.

Die Identifizierung neuer Naturstoffe oder die Erforschung ihrer ökologischen Rolle in einer Laborumgebung basieren jedoch zumeist auf mikrobiellen Monokulturen – obwohl viele Verbindungen nur bei Bedarf in einer polymikrobiellen Umgebung produziert werden.

Für ihre Erkenntnisse setzten die Forschenden zunächst 58 aus dem Boden isolierte Bakterienstämme einzeln und in Kombination den Amöben aus – so fanden sie elf Arten, die einzeln gefressen wurden, sich zusammen aber gegen die Amöben verteidigen konnten. „Die Einfachheit der Fragestellung ist etwas, das uns gefällt, etwas, das meiner Meinung nach in der Forschung manchmal unterschätzt wird“, so Pierre Stallforth.

Mitarbeiter*innen

Somak Chowdhury
Ruchira Mukherji
Lisa Reimer
Pierre Stallforth
Shuaibing Zhang