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Marburger Forschungsteam entdeckt neuen molekularen Schaltmechanismus in Bakterien

Wenn Stress Proteine neu programmiert

Dr. Liujuan Zheng (links) und Prof. Dr. Gert Bange vor einer Molekülgrafik. Bildnachweis: Gert Bange.

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Prof. Dr. Gert Bange vom Zentrum für Synthetische Mikrobiologie der Philipps-Universität Marburg hat einen bislang unbekannten Mechanismus entschlüsselt, mit dem Bakterien ihre Zellprozesse unter Stress anpassen. Gemeinsam mit Prof. Jade Wang (University of Wisconsin–Madison, USA) zeigen die Forschenden, dass das Stressmolekül AP4A gezielt in die Regulation zentraler Stoffwechselprozesse eingreift. Die Ergebnisse sind im Fachjournal Nature Communications (DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-70006-0) veröffentlicht.

Zellen regulieren ihre Proteine häufig durch sogenannte Acetylierung – kleine chemische Veränderungen, die die Aktivität der Eiweiße beeinflussen. Damit diese Steuerung flexibel bleibt, müssen solche Markierungen gezielt gesetzt und wieder entfernt werden.

Das Marburger Team konnte nun zeigen: Unter Stress wirkt das Molekül AP4A wie ein Schalter. Es stabilisiert das Protein AcuB, das wiederum ein zentrales Enzym hemmt, welches normalerweise Acetylgruppen entfernt. Dadurch bleiben zahlreiche Proteine stärker verändert – der Stoffwechsel der Zelle wird neu justiert.

Laborleiter Gert Bange ordnet die Ergebnisse ein: „Damit identifizieren wir einen neuen zentralen Schaltpunkt zwischen Stresssignal und Stoffwechsel. Solche Mechanismen helfen uns zu verstehen, wie Zellen ihre inneren Abläufe unter Belastung koordiniert umstellen.“

Mithilfe moderner Struktur- und Analyseverfahren entschlüsselte das Team die molekularen Details dieses Regulationsmechanismus.

Besonders bemerkenswert: Das untersuchte bakterielle Enzym ähnelt menschlichen Histon-Deacetylasen – wichtigen Angriffspunkten moderner Krebsmedikamente. „Die Regulation der Protein-Acetylierung ist evolutionär weit verbreitet“, erklärt Bange. „Da AP4A auch im Menschen vorkommt, könnten vergleichbare Kontrollmechanismen existieren. Das eröffnet neue Perspektiven für das Verständnis von Stoffwechselregulation und Stressbiologie.“

Die Studie wurde durch das Graduiertenkolleg der Deutschen Forschungsgemeinschaft 2937 „Microbial Nucleotide Metabolism“, die Max-Planck-Gesellschaft sowie durch die LOEWE-Explorationsförderung des Landes Hessen unterstützt.

Originalpublikation: Liujuan Zheng et al, Nature Communications (2026) https://www.nature.com/articles/s41467-026-70006-0

Kontakt

Philipps-Universität Marburg
Prof. Dr. Gert Bange
Zentrum für Synthetische Mikrobiologie
Fachbereich Chemie

E-Mail: gert.bange@synmikro.uni-marburg.de

Forschungsschwerpunkt "Agroökosysteme, mikrobielle Ressourcen und Klimaresilienz"

Im Schwerpunkt „Agroökosysteme, mikrobielle Ressourcen und Klimaresilienz“ stehen Mikroorganismen und Ökosysteme im Zentrum der Forschung zu globalen biogeochemischen Kreisläufen und deren Einfluss auf Klima, Landwirtschaft und Biodiversität. Interdisziplinäre Forschungsteams untersuchen, wie Mikroben CO₂ umwandeln, Ökosysteme resilient machen und innovative Lösungen für Klimawandel und nachhaltige Agrarsysteme liefern, um die Balance zwischen Umwelt, Produktivität und globaler Gesundheit zu fördern.