Wie entsteht Vielzelligkeit?

Ein bakterieller Inhibitor könnte Aufschluss über die Entwicklung von Multizellularität in Choanoflagellaten geben

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Eine Frau mit Laborkittel steht in einem Labor und hält zwei Flaschen mit gelblicher Flüssigkeit hoch.
Chia-Chi Peng ist Erstautorin des Papers. Quelle: Anna Schroll/Leibniz-HKI

Der einzellige Meeresbewohner Salpingoeca rosetta gehört zu den sogenannten Choanoflagellaten. Auf der Jagd nach Bakterien können die Einzeller ihre Beutebakterien anhand bestimmter Signalmoleküle detektieren. Sie bilden daraufhin rosettenartige, vielzellige Strukturen aus, um ihre Beute besser fangen zu können. Manche Bakterien produzieren jedoch gleichzeitig auch Inhibitoren, um die Bildung der Rosettenform zu verhindern und sich so gegen die Jäger zu schützen.

Diesen bakteriellen Inhibitor, das Sulfonolipid IOR-1A, haben Wissenschaftler*innen der Leibniz-HKI-Forschungseinheit Chemische Biologie der Mikroben-Wirt Interaktionen chemisch synthetisiert. Die kurze und modulare Syntheseroute erlaubte außerdem die Herstellung funktionalisierter Derivate, welche in Kollaboration mit den Einheiten Molekulare und Angewandte Mikrobiologie und Biosynthetisches Design von Naturstoffen sowie in Zusammenarbeit mit der University of California in Berkeley, USA, an dem Chanoflagellaten S. rosetta biochemisch untersucht wurden.

Mikroskopische Aufnahme, oben Lichtmikroskopie, unten Fluoreszenzmikroskopie
Licht- und fluoreszenzmikroskopische Aufnahme von Choanoflagellaten. Die Fluoreszenzaufnahme zeigt die Aufnahme des Sulfonolipids (blau). Quelle: Chia-Chi Peng/Leibniz-HKI

Die Studien haben erlaubt, „die biochemischen Grundlagen der Rosettenbildung im Choanoflagellaten S. rosetta zum ersten Mal tiefergreifend zu erforschen“, so die Autoren in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie. In weiteren Schritten solle nun untersucht werden, welche genaue Rolle die detektierten Zielproteine im der Zelldifferenzierung von S. rosetta spielen, um die zellulären Signalwege zu entschlüsseln.

Choanoflagellaten gelten als die nächsten, heute noch lebenden einzelligen Verwandten der Tiere und haben sich zu einem wichtigen Modellorganismus etabliert, um die Evolution der Mehrzelligkeit zu untersuchen.

Originalpublikation

Raguž L, Peng CC, Rutaganira FUN, Krüger T, Stanišić A, Jautzus T, Kries H, Kniemeyer O, Brakhage AA, King N, Beemelmanns C (2022). Total Synthesis and Functional Evaluation of IORs, Sulfonolipid-based Inhibitors of Cell Differentiationin Salpingoeca rosetta. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202209105

Mitarbeiter*innen

Christine Beemelmanns
Axel A. Brakhage
Theresa Jautzus
Olaf Kniemeyer
Hajo Kries
Thomas Krüger
Chia-Chi Peng
Luka Raguž
Aleksa Stanišić