Der Zentrale Kohlenhydrat-Metabolismus (ZKM) in hyperthermophilen Archaea: Fokussierte funktionelle Genomanalyse („Focused Functional Genomics")

Mit der zunehmenden Verfügbarkeit genomischer Sequenzinformation ist eine der Hauptherausforderungen der post-Genom Ära, die Funktion einer Vielzahl hypothetischer Gene, welche in allen untersuchten und sequenzierten Genomen identifiziert werden (20-40% der Gene), aufzuklären.

Eine zirkuläre Darstellung des Thermoproteus tenax Genoms.

Das hyperthermophile Crenarchaeon Thermoproteus tenax ist einer unserer Modellorganismen. T. tenax ist ein fakultativ heterotropher Organismus und zeigt eine große stoffwechselphysiologische Vielseitigkeit. Das Genom von T. tenax konnte in Zusammenarbeit mit R. Hensel, S. C. Schuster und H.-P. Klenk entschlüsselt werden. Die Sequenzinformation bildete die Grundlage für die Rekonstruktion der verschiedenen Stoffwechselwege des ZKM in T. tenax [17]. Dieses Projekt konzentriert sich auf den Emden-Meyerhof-Parnas (EMP) Weg, den Entner-Doudoroff (ED) Weg, den Zitronensäurezyklus, sowie auf den Glycogen- und Trehalose-Metabolismus. Bei diesem fokussierten Ansatz wurden klassische biochemische mit neuen Genom-basierten Methoden kombiniert, um die Lücke zwischen Sequenz und Funktion zu schließen. Diese Kombination erlaubte uns erstens die Identifizierung bislang fehlender Bindeglieder des ZKM in T. tenax, zweitens die Aufklärung der Funktion hypothetischer Proteine, sowie drittens die Identifizierung von neuen Stoffwechselwegen, die für Hyperthermophile bzw. allgemein für Vertreter der Archaea nicht beschrieben waren [17, 20]. Auf diese Weise ist es gelungen, erstmals die Existenz des verzweigten ED Weges in dem hyperthermophilen T. tenax und dem thermoacidophilen Sulfolobus solfataricus (in Zusammenarbeit mit J. Van der Oost [17, 18, 20, 25]), sowie des OtsA-OtsB Weges und des unidirektionellen TreT Weges für die Synthese des Disaccharides Trehalose [17] in Archaea nachzuweisen.

Zentraler Kohlenhydrat-Metabolismus (ZKM) in Thermoproteus tenax.