Leben im biologischen Grenzbereich: Anpassung an Salzstreß am Beispiel von halophilen Bakterien

H.J. Kunte und H.G. Trüper

Institut für Mikrobiologie & Biotechnologie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität, Meckenheimer Allee 168, D-53115 Bonn

Mikroorganismen, die an salinen Standorten leben, sind einer hohen Ionenstärke und Wassermangel ausgesetzt. Die hohe Stoffkonzentration ist gleichbedeutend mit einer verringerten Wasseraktivität, so daß saline Biotope als (physiologisch) trockene Standorte zu betrachten sind. Da wasser über die Zellmembran frei permeabel ist, verliert ein nicht halophiler Organismus aufgrund der unterschiedlichen Wasseraktivität sein freies Zellwasser in das saline Außenmedium. Halophile Bakterien verhindern die Dehydrierung, indem sie die Wasseraktivität ihres Cytoplasmas auf das Niveau des Außenmediums erniedrigen. Hierzu werden entweder selektiv K+ Ionen aufgenommen (Haloanaerobium) oder kompatible Solute akkumuliert (phototrophe/aerobe chemoheterotrophe Bacteria). Kompatible Solute sind gut wasserlösliche, bei physiologischen pH-Werten elektrisch neutrale Verbindungen aus der Stoffklasse der Aminosäuren oder Aminosäurederivate (Ectoin, Betain). Diese Verbindungen werden im Cytoplasma in molarer Konzentration angereichert. Dies geschieht zum einen durch de novo Synthese oder durch Aufnahme der Solute. Das Ziel unserer Forschungsarbeiten ist es, die bisher weitgehend unbekannten molekularen Grundlagen dieser Salzresistenz am Beispiel des halophilen Bakteriums Halomonas elongata aufzuklären. Von besonderem Interesse sind die Regulation der Synthese und des Abbaus von Soluten sowie der osmoregulierte Transport dieser Verbindungen in die Zelle.