Ein bedeutender Fortschritt in der Forschung zu Organellen und ihrer Evolution wurde kürzlich von einem Team um Prof. Dr. Eva Nowack an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf vorgestellt. Ihre Studie, die in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde, befasst sich mit dem Assimilationsprozess von Endosymbionten, die ursprünglich als eigenständige Organismen in Eukaryoten integriert wurden.
Die Forschung konzentriert sich auf das einzellige Geißeltierchen Angomonas deanei, das im Darm von Insekten lebt und mit einem Endosymbionten zusammen existiert. Historisch gesehen nahm ein Vorfahre der Strigomonadinae zwischen 40 und 120 Millionen Jahren ein Protobakterium auf, das zum Endosymbionten wurde. Dieser Endosymbiont spielt eine entscheidende Rolle, indem er der Wirtszelle wichtige Stoffwechselprodukte und Co-Faktoren zur Verfügung stellt.
Endosymbionten und ihre Funktionen
Ein bemerkenswerter Aspekt der Studie ist die Erkenntnis, dass jede Wirtszelle genau einen Endosymbionten hat, der sich mit ihr teilt. Das Forschungsteam hatte bereits 2022 über die Interaktionen zwischen Wirtszellen und ihren Endosymbionten berichtet. Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass das Protein ETP9 eine zentrale Rolle bei der Markierung der Teilungsstelle des Endosymbionten spielt. Die Anreicherung von ETP9 an dieser Stelle ist zyklusabhängig und jede experimentelle Unterbrechung seiner Produktion führt zur Bildung fadenförmiger Formen, die sich nicht weiter dividieren können.
Das Team entdeckte auch, dass Endosymbionten der Strigomonadinae fast alle Gene für die Zellteilung verloren haben, bis auf das FtsZ-Gen, eines der wenigen verbleibenden bakteriellen Zellteilungsgene. Dies deutet darauf hin, dass der Endosymbiont in A. deanei sich in einem Zwischenstadium zwischen einem autonomen Bakterium und einem vollwertigen Organell befindet. Die Funktionen, die ehemals Gene für das autonome Überleben ausgeführt haben, werden zunehmend vom Zellkern der Wirtszelle übernommen.
Perspektiven der Forschung
Diese Erkenntnisse sind nicht nur von akademischem Interesse, sondern eröffnen auch neue Möglichkeiten für die Entwicklung synthetischer Symbiosen. Zukünftige Studien könnten synthetische Endosymbionten hervorbringen, die direkt vom Zellkern kontrolliert werden. Dieser Forschungsbereich könnte weitreichende Implikationen für unser Verständnis von Symbiose und Zellbiologie mit sich bringen.
Die Forschung zu Angomonas deanei ist Teil eines umfassenderen Bestrebens, neue Aspekte der Familie der Trypanosomatidae zu beleuchten. Eine vorherige Untersuchung über die Proteine von Angomonas deanei und Strigomonas culicis sowie deren Endosymbionten wurde bereits 2013 in der Fachzeitschrift PLoS One veröffentlicht, was die langanhaltende Relevanz dieser Themen unterstreicht.
Die Ergebnisse dieser aktuellen Studie von Anay Maurya et al. sind vielversprechend und tragen dazu bei, das Bild der Evolution von Organellen aus Bakterien zu vervollständigen. Weitere Forschungen in diesem Bereich werden zweifellos auf schlüssige Antworten zu Fragen stoßen, die die Grundlagen der Zell- und Evolutionsbiologie betreffen.
