Bakterien nutzen Jumbo-Phagen, um eigene Abwehrmechanismen zu verbreiten

Bakterien nehmen genetische Elemente von Jumbo-Phagen auf, um die eigenen Abwehrmechanismen zu stärken, wie eine aktuelle Studie nachweisen konnte. Die Jumbo-Phagen sind dabei Transportvehikel.

Ein Team des Max-Planck-Instituts für Evolutionsbiologie hat eine neue Klasse mobiler genetischer Elemente von Bakterien entdeckt, die sich mithilfe von Riesenviren – Jumbo-Phagen – zwischen Zellen bewegen. Die in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlichte Arbeit deckt eine unerwartete Wendung im langjährigen Wettrüsten zwischen Bakterien und ihren Viren auf.

In der Studie wurde ein gewöhnliches Bakterium (Pseudomonas fluorescens) sterilem Filtrat aus Gartenkompost ausgesetzt. Das Bakterium nahm mehrere bisher unbekannte DNA-Elemente auf, die jeweils Gene zur Abwehr von Phageninfektionen trugen. Bemerkenswerterweise wurde festgestellt, dass eines dieser Elemente, genannt I55, auf einem Jumbo-Phagen mitreiste, was es zu einem der ersten Beispiele für einen Phagen-Satelliten macht, der ein so großes Virus ausnutzt.

Jumbo-Phagen als Transportvehikel

Das Element verbreitet sich nicht nur über den Phagen, sondern schützt auch seinen bakteriellen Wirt durch ein Restriktions-Modifikations-System – wodurch das Bakterium effektiv die virale Maschinerie zu seinem eigenen Vorteil nutzen kann. „Als eine Jumbo-Phagensequenz auf der Bildfläche erschien, fügte sich alles zusammen“, sagt Yansong Zhao. „Das erklärte, wie sich ein so großes Element zwischen Zellen bewegen konnte.“

„Die Entdeckung zeigt, wie viel in der Natur noch verborgen ist“, fügt Paul Rainey hinzu. „Selbst in einer Handvoll Gartenkompost gibt es Wechselwirkungen, die wir gerade erst zu entdecken beginnen.“

Die Studie hebt die verborgene Vielfalt mobiler DNA in der Umwelt hervor und könnte letztendlich zu neuen biotechnologischen Werkzeugen für den Transfer großer genetischer Regionen zwischen Bakterien führen.