Bakterien verdauen giftige Metalle und bilden Gold

Bakterium C. metallidurans bildet winzig kleine Gold-Nuggets (Foto: asm.org)pressetext.redaktion

Halle/München/Adelaide (pte017/31.01.2018/10:30) – Das Bakterium C. metallidurans bezieht aus einem Schwermetall-Gemisch wertvolle Spurenelemente, ohne sich dabei selbst zu vergiften. Dabei bildet es winzige Goldnuggets. Welche molekularen Prozesse dabei in den Bakterien ablaufen, hat nun ein Forscherteam der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg http://uni-halle.de , der Technischen Universität München http://tum.de und der australischen Universität Adelaide herausgefunden. Ihre Ergebnisse werden in der Fachzeitschrift „Metallomics“ der Royal Society of Chemistry vorgestellt.

Gold gelangt auf demselben Weg wie Kupfer in das Innere der Bakterien. Kupfer ist für C. metallidurans ein lebenswichtiges Spurenelement, aber es ist in größeren Konzentrationen giftig. Kommen die Kupfer- und Goldteilchen in Berührung mit den Bakterien, laufen vielfältige chemische Prozesse ab. Dabei wird Kupfer, das eigentlich in einer schwerer aufnehmbaren Form vorliegt, in eine für das Bakterium wesentlich leichter aufnehmbare Form umgewandelt und so gelangt es in das Zellinnere. Das Gleiche passiert auch mit den Gold-Verbindungen.

Enzyme werden aktiviert

Wenn sich im Inneren der Bakterie zu viel Kupfer befindet, wird es normalerweise durch das Enzym CupA wieder nach außen abgepumpt. „Wenn im Inneren der Bakterie aber zusätzlich Gold-Verbindungen vorhanden sind, kann das Enzym seine Wirkung nicht entfalten – die giftigen Kupfer- und Gold-Verbindungen bleiben im Zellinneren. In Kombination sind Kupfer und Gold sogar noch giftiger als alleine“, sagt der Münchener Mikrobiologie Dietrich Nies.

Um dieses Problem zu lösen, aktivieren die Bakterien noch ein weiteres Enzym: CopA. Es kann die Kupfer- und Gold-Verbindungen wieder in die ursprünglichen, schwerer aufnehmbaren Formen umwandeln. „Dadurch gelangen weniger Kupfer- und Goldverbindungen in das Innere der Zelle, das Bakterium wird weniger vergiftet und das Kupfer-Abpump-Enzym kann ungehindert überschüssiges Kupfer entsorgen. Eine weitere Folge: Die schwerer aufnehmbaren Gold-Verbindungen verwandeln sich im Außengebiet der Zelle in wenige nanometerkleine, harmlose Goldnuggets“, fasst Nies zusammen.

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