Das Peroxisom wurde nach dem Zellkern, den Chloroplasten und den Mitochondrien als letztes Organell der eukaryotischen Zelle entdeckt. Seine bekannteste Funktion ist die Entgiftung der Zelle durch den Abbau von hochreaktivem Wasserstoffperoxid. Ursprünglich besaßen alle Eukaryoten ein Peroxisom, einige Einzeller wie etwa der Malaria-Erreger Plasmodium falciparum haben es als Anpassung an ihre parasitäre Lebensweise aber wieder verloren.
Davon ging man bisher auch beim nahe verwandten Erreger der Toxoplasmose, einer Krankheit, die während der Schwangerschaft schwerste Schäden beim ungeborenen Kind verursachen kann, aus. Dr. Jörn Petersen und sein Team vom Leibniz-Institut DSMZ, der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen in Braunschweig, konnten nun nachweisen, dass entgegen der bisherigen Annahme Peroxisomen auch bei Toxoplasma gondii und weiteren nahe verwandten Arten vorkommen.
„Unsere Ergebnisse tragen dazu bei, den Ursprung und die Biologie dieser Gruppe von Organismen besser zu verstehen. Langfristig könnten sie helfen, alternative Ansatzpunkte für die Therapie des Krankheitserregers zu finden“, erläutert Petersen.
Nachweis durch Genomanalytik
REM-Aufnahme von Vitrella brassicaformis, einer photoautotrophen Verwandten der Toxoplasmose- und Malaria-Erreger. Sporangien und vegetative Zellen sind blau, bzw. rot eingefärbt. © Manfred Rohde / HZI
Ausgangspunkt der Studie war die Etablierung und der Vergleich von Transkriptomen, also der Gesamtheit aller aktiven Gene, bei einer Gruppe einzelliger Eukaryoten (Alveolata), die neben Toxoplasma (Apicomplexa) auch die Dinoflagellaten (Dinophyta) und die Wimperntierchen (Ciliata) umfasst.
Während das Peroxisom bereits vor über 50 Jahren in den Ciliaten entdeckt wurde, konnte die Wissenschaftler mittels vergleichender Genomanalytik die Präsenz dieses Organell nun erstmals in den beiden anderen Gruppen nachweisen. Im Mittelpunkt standen die Algen Chromera velia und Vitrella brassicaformis, zwei sehr nahe Verwandte von Plasmodium und Toxoplasma.
Im Unterschied zu den parasitischen Krankheitserregern, kommen diese freilebend im Ozean vor und sind damit für die Forschung deutlich leichter zugänglich. „Manchmal kann es einfacher sein, nahe Verwandte von Krankheitserregern zu untersuchen als diese selbst“, sagt Petersen. Aufgrund ihres ursprünglichen Peroxisoms ist die Alge Vitrella ein vielversprechender Modellorganismus um die Funktion dieses Organells im Toxoplasmose-Erreger zu verstehen.
Mit der vorliegenden Studie belegt die DSMZ ihre Forschungs-Kompetenz auch auf dem Gebiet der Protisten. Die DSMZ hat 2016 ihre mikrobiologische Sammlung erweitert und archiviert seitdem auch diese einzelligen Eukaryoten.
Quelle: Leibniz-Institut DSMZ – Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH
Originalpublikation: Jörn Petersen et al.; Distribution and Evolution of Peroxisomes in Alveolates (Apicomplexa, Dinoflagellates, Ciliates); Genome Biology and Evolution, 2018; doi: 10.1093/gbe/evx250
