Meine Merkliste
my.bionity.com  
Login  

Wie Pilze wachsen: Ein Movie aus dem Zellinneren

Wachstum von Pilzen in der lebenden Zelle mit Höchstleistungs-Lichtmikroskopie beobachtet

14.02.2018

L. Zhou, KIT

Das Wachstum von Pilzen (links) auf molekularer Ebene (rechts) ist Fokus der Forscher am KIT.

Als Schimmel auf Lebensmitteln können sie schaden, als Antibiotikalieferanten nützen: Pilze sind einerseits gefährliche Krankheitserreger, andererseits werden sie für die Produktion von Lebensmitteln, Arzneimitteln und in der Biotechnologie eingesetzt. In beiden Fällen ist es wichtig, ihren Wachstumsmechanismus genau zu verstehen. Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) sind hier einen entscheidenden Schritt weitergekommen: Sie haben Schimmelpilzen mit Höchstleistungs-Lichtmikroskopie beim Wachsen live zugesehen.

Schimmelpilze sind wie die meisten Pilze Hyphenpilze. Sie bestehen aus fadenförmigen Zellen, den Hyphen, die weitläufige Netzwerke, Myzelien, bilden können. Die etwa drei Mikrometer dicken Hyphen wachsen ausschließlich durch gerichteten Vortrieb ihrer Spitze und dies tun sie sehr schnell, nämlich rund 1,5 Millimeter pro Tag. Ein wichtiges Ziel der biologischen Grundlagenforschung ist es, dieses Wachstum auf der molekularen Ebene zu verstehen, denn sowohl bei den gesundheitsschädlichen Wirkungen als auch bei den Nutzanwendungen von Pilzen spielt das Wachstum der Hyphen eine wichtige Rolle.

Für die Untersuchung haben die Wissenschaftler ein Schlüsselenzym, das für den Aufbau der chitinhaltigen Zellwand benötigt wird, mit einem fluoreszierenden Protein markiert und dieses in der lebenden Zelle mit hochauflösender Mikroskopie (Nanoskopie) beobachtet. Durch Verwendung höchst empfindlicher Kameras im Mikroskop gelang es, das Wachstum der Spitze sowie den Transport einzelner Vesikel in schnellen Bildfolgen wie in kleinen Movies festzuhalten und so auch die Transportgeschwindigkeit der Vesikel präzise zu bestimmen. Die Bilder zeigen, wie Baumaterialien in winzigen Bläschen verpackt und von Transportvehikeln, den Motorproteinen, entlang von Faserstrukturen des Zellskeletts wie auf Schienen zur Zellspitze befördert werden. Motorproteine sind winzige Nanomotoren, die mit zwei „Füßchen“ an die Faserstrukturen andocken und darauf entlang schreiten. Mit Hilfe gentechnisch veränderter Pilzen fanden die Wissenschaftler außerdem heraus, welche Motorproteine jeweils für die Transporte verantwortlich sind.

Aus den Beobachtungen haben die Forscher des Instituts für Angewandte Physik und des Instituts für Angewandte Biowissenschaften des KIT erstmals ein umfassendes Modell abgeleitet, das beschreibt, wie die schnell wachsende Hyphenspitze mit Baumaterial versorgt wird. Dies sei eine wichtige Etappe auf dem Weg zu einem vollständigen molekularen Verständnis gerichteter Zellwachstumsprozesse, so Professor Gerd Ulrich Nienhaus vom Institut für Angewandte Physik des KIT. „Die an Hyphenpilzen gewonnenen Erkenntnisse sind einerseits von genereller Bedeutung in der Biologie, da sie auch auf andere Zellen und Lebewesen übertragen werden können, andererseits eröffnen sie neue Möglichkeiten, Pilzwachstum gezielt zu beeinflussen, was zum Beispiel bei der Eindämmung von pathogenen Arten in der Medizin wichtig ist.“

Fakten, Hintergründe, Dossiers
  • Echtzeit-Beobachtungen
  • Hyphenpilze
  • Nanoskopie
Mehr über KIT
  • News

    Forscher kommen „falschen“ Superfoods auf die Spur

    Chia-Samen, Moringa-Pulver, Açai- oder Goji-Beeren, die Liste der Lebensmittel mit angeblichen Gesundheitsvorteilen wächst ständig. Gesundheitsbewusste Konsumenten setzen gern auf „Superfoods“, denen allerlei stressmindernde, entschlackende oder das Immunsystem stärkende Eigenschaften zuges ... mehr

    Deutscher Nachhaltigkeitspreis für bio-elektrochemische Brennstoffzelle

    Kläranlagen gehören bislang zu den größten kommunalen Energieverbrauchern. Mit einer neuen Technologie, die aus dem Stromverbraucher Kläranlage ein kleines Kraftwerk macht, will ein deutsches Forscherteam nun eine Trendwende einleiten. Kernstück der Anlage ist eine bio-elektrochemische Bren ... mehr

    Organe auf Mikrochips für sichere Medikamententests

    Miniaturisierte Organe auf einem Chip ermöglichen, Arzneimittel vor der Anwendung am Menschen zu testen. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat die Forschungsgruppe von Professorin Ute Schepers ein solches Organ-on-a-Chip-System mit naturgetreu nachgebildeten Blutgefäßen entwickel ... mehr

  • Forschungsinstitute

    Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

    Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Körperschaft des öffentlichen Rechts und staatliche Einrichtung des Landes Baden-Württemberg. Es nimmt sowohl die Mission einer Universität als auch die Mission eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft wahr. Das ... mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.