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Viele aromatische Verbindungen wie Phenole, Cresole und Styrole sind giftig für Organismen und belasten die Umwelt. Sie können sich durch industrielle Prozesse anreichern und Ökosysteme schädigen. Bei ihrer Beseitigung können Bodenbakterien helfen. Für eines von ihnen, Rhodococcus opacus 1CP, hat das Team der Arbeitsgruppe Mikrobielle Biotechnologie der Ruhr-Universität Bochum um Prof. Dr. Dirk Tischler das Genom analysiert und viele mögliche Stoffwechselwege gefunden, die das Bakterium unter verschiedensten Umweltbedingungen nutzt, um als Saubermann zu agieren. Die Forschenden berichten in der Zeitschrift Applied and Environmental Microbiology vom 27. März 2026.
Großes Genom mit vielen Redundanzen
„Unser ‚Haustier‘ Rhodococcus opacus 1CP zeichnet sich durch ein besonders großes Genom aus, in dem es eine Vielzahl zum Teil auch redundanter Enzyme kodiert“, erklärt Dirk Tischler. Diese Enzyme erlauben es, Substrate umzusetzen und arbeiten häufig in einer bestimmten Reihenfolge, sodass ein Stoffwechselweg entsteht. Stellt man dem Bakterium eine aromatische Verbindung zur Verfügung, etwa Styrol, wird sie aktiviert und verstoffwechselt, sodass am Ende CO2 entsteht. „Im Zuge der Verstoffwechselung hat das Bakterium Energie gewonnen und für uns die Umwelt gereinigt: ein zentrales Leitbild der Umweltbiotechnologie“, so Tischler. „Das Wissen um diese Prozesse ist für uns sehr wichtig, weil es uns nicht nur hilft zu verstehen, wie man Schadstoffe aus der Umwelt entfernt, sondern auch wie man Ökosysteme dabei unterstützen kann, dies quasi in Eigenleistung zu schaffen.“
Die Redundanzen im Genom der Bodenbakterien sind dabei sehr von Vorteil: Die verschiedenen Enzyme derselben Klasse werden unter unterschiedlichen Umweltbedingungen hergestellt, zum Beispiel abhängig von Sauerstoffkonzentration, Temperatur oder Nährstoffverfügbarkeit. Das erlaubt es den Bakterien, sich schnell an sich ändernde Umweltbedingungen anzupassen. Mit Blick auf den Klimawandel ist das eine lebenswichtige Fähigkeit.
Schaltet man ein Enzym aus, eröffnet sich ein neuer Stoffwechselweg
Um herauszufinden, wann welche Enzyme einen Beitrag zum Abbau von Aromaten liefern, hat das Team um Dirk Tischler das Genom von Rhodococcus opacus 1CP analysiert. „Wir konnten zeigen, dass, wenn man bestimmte Enzyme ausschaltet, andere einspringen und so sogar neue Stoffwechselwege genutzt werden“, berichtet Tischler. In allen Fällen wurde deutlich, dass häufig zwei oder drei Enzyme derselben Klasse aktiv an der initialen Aktivierung beziehungsweise darauffolgenden Umsetzung beteiligt sind. So auch bei Phenol und Cresol: Hier hat der Stamm drei Enzyme, die normalerweise Phenol oder Cresol aktivieren und Brenzkatechine bilden. Schaltet man diese aus, werden plötzlich weitere Enzyme rekrutiert und erlauben den Abbau von Aromaten über alternative Routen. „Hier können wir noch viel lernen“, freut sich Dirk Tischler.
Prof. Dr. Dirk Tischler
Arbeitsgruppe Mikrobielle Biotechnologie
Fakultät für Biologie und Biotechnologie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 234 32 22656
E-Mail: dirk.tischler@ruhr-uni-bochum.de
Selvapravin Kumaran, Thomas Heine, Janosch A.D. Gröning, Michael Schlömann, Andreas Albersmeier, Tobias Busche, Jörn Kalinowski, Christian Rückert-Reed, Lena Schaffert, Dirk Tischler: Whole-Genomic and Transcriptomic Analyses Elucidate p-Cresol and Styrene Degradation Metabolism in Rhodococcus opacus 1CP, in: Applied and Environmental Microbiology, 2026, DOI: 10.1128/aem.00045-26, https://journals.asm.org/doi/10.1128/aem.00045-26
Criteria of this press release:
Journalists
Biology, Environment / ecology
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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