Charakterisierung des Bakterienisolates C1 aus Cystodytes dellechiajei

Diplomarbeit von Christian Lehmann

Zusammenfassung:

In dieser Arbeit wurde der aus der marinen Ascidie Cystodytes dellechiajei isolierte Mikroorganismus C1 hinsichtlich Morphologie, Stoffwechsel und Produktion biologisch aktiver Substanzen (Antibiotika, Autoinduktoren), sowie seiner symbiotischen Beziehung zu C. dellechiajei näher charakterisiert. Hierbei sind vor allem eine große Variabilität in der Zellmorphologie (Kokken; lange, schlanke Stäbchen; verzweigte und vibroide Zellen) und die Fähigkeit, verschiedene Polymere als einzige Kohlenstoffquellen zu nutzen, hervorzuheben.

Des Weiteren wurde durch 16S rDNA und gyrB-Sequenzanalysen eine phylogenetische Einordnung vorgenommen und mit Hilfe des ARB Software-Pakets (Ludwig und Strunk, 2002) ein Stammbaum erstellt. So konnte C1 zweifelsfrei dem Genus Microbulbifer (Gonzalez et al., 1997) zugeordnet werden.

Untersuchungen, die darauf abzielten, eine spezifische Assoziation des Bakteriums mit der Ascidie nachzuweisen, wurden erfolgreich mittels Fluoreszenz-In-Situ-Hybridisierungen (FISH) durchgeführt. Während C1 aus C. dellechiajei beliebig oft reisoliert werden konnte, ließ sich der Mikroorganismus im umgebenden Meerwasser nicht nachweisen. Abgesehen davon stellt C1 den Experimenten zufolge den Großteil der mikrobiellen Gesamtpopulation innerhalb des Ascidien-Gewebes.

Mit marinen Makroorganismen vergesellschaftete Prokaryoten wurden oftmals als Produzenten biologisch aktiver Metabolite identifiziert, womit sich sessile Meeresbewohner beispielsweise gegen Fressfeinde oder Besiedelung durch Epibionten erwehren. Der biotechnologische und bio-medizinische Nutzen solcher nicht selten chemisch unbekannter Substanzen für den Menschen liegt auf der Hand. So wird weltweit an der Entwicklung von Antibiotika mit völlig neuartigen Leitstrukturen gearbeitet und es befinden sich eine Reihe vielversprechender Medikamente im Bereich der Onkologie in klinischen Testphasen, um nur zwei Beispiele zu nennen.

Für den in dieser Arbeit behandelten Mikroorganismus wurde die Produktion biologisch aktiver Stoffe nachgewiesen. Die Substanz konnte einer Stoffklasse zugeordnet werden. Weiterführende Experimenete auf bakterizide oder bakteriostatische Wirkung wurden in dieser Diplomarbeit durchgeführt In der Einleitung der Arbeit wird ein Überblick über Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft der marinen Naturstoffforschung und deren Notwendigkeit in der modernen Biotechnologie gegeben. Mit vielen Beispielen und Literaturverweisen wird auf bereits erzielte Erfolge, aber auch auf vorhandene Probleme hingewiesen.

Unter Punkt II (Material und Methoden) werden neben vielen Standardprotokollen auch detaillierte Angaben zur Durchführung von phylogenetischen Analysen, zum Nachweis der Produktion biologisch aktiver Substanzen und zu Färbungen von Bakterien mit Fluoreszenzfarbstoffen gegeben.

Zusätzlich finden sich Arbeitsanleitungen zur Hälterung von C. dellechiajei-Lebendproben im Aquarium und zur Gewinnung von Mikroorganismen aus dem Ascidien-Gewebe.

Die Ergebnisse werden mit viel Bildmaterial dargestellt. Phasenkontrast-, rasterelektronen- und fluoreszenzmikroskopische Aufnahmen machen hierbei den Großteil aller Abbildungen (11 von 22) aus. Hinzu kommen Stammbäume, makroskopische Betrachtungen (z.B. Koloniemorphologie) und Graphiken.

In der Diskussion finden sich neben Interpretationen der erhaltenen Ergebnisse auch Erklärungsvorschläge für beobachtete Phänomene, wie z. B. zur Ausbildung von Kokken in stationären Kulturen.

Aufgrund der durchgeführten Analysen wird außerdem ein Vorschlag zur Beschreibung einer neuen Art, Microbulbifer cystodytense sp. nov., gemacht.

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