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Nur auf den ersten Blick „keimfrei“: Es gibt auf Intensivstationen und in Behandlungsräumen der Klinik eine Vielfalt an mikrobiellen Mitbewohnern. Viele davon sind nützlich. Bakterienvielfalt im Krankenhaus Grazer Forscher entdecken zahlreiche Nützlinge. Info Link zum Download dieser Studie ... Als weltweit erste haben Forscher der TU Graz in Kooperation mit der Medizinischen Universität Graz die Mikroorganismen einer Intensivstation genauer untersucht. Das Team rund um Gabriele Berg ist dabei auf eine unerwartet große Vielfalt mikrobieller „Mitbewohner“ gestoßen – darunter zahlreiche potenzielle Nützlinge. Bisherige Hygiene- und Sterilitätsmaßnahmen vernichten auch den nützlichen Teil des Mikrobioms. Die Studie, durchgeführt am Grazer Universitätsklinikum, legt daher den Grundstein für eine neue Bewertung von Hygiene- und Sterilitätskonzepten. Im Rahmen der Kooperation BioTechMed untersuchten die Forscher Bakteriengemeinschaften auf einer Intensivstation. Das Ergebnis: Die tatsächliche Vielfalt der Mikrobiome ist auch in einer vermeintlich weitgehend sterilen Umgebung wie einer Intensivstation viel größer als angenommen. „Wer bei Bakterien im Krankenhaus sofort an gefährliche Erreger denkt, irrt: Wir haben eine überraschend hohe Anzahl an Nützlingen nachgewiesen“, betont Gabriele Berg vom Institut für Umweltbiotechnologie der TU Graz. „Lebende“ Intensivstation Das Fazit der Grazer Wissenschafter ist also nicht, mehr Sterilität zu fordern – im Gegenteil: „Die Nützlinge im Krankenhaus-Mikrobiom stellen sich potenziellen Krankheitserregern entgegen und sind daher zu fördern“, erläutert Gabriele Berg. Bisherige Hygiene- und Sterilitätsmethoden unterscheiden aber nicht zwischen wünschenswerten und gefährlichen Bakterien. „Es braucht daher ein anderes Verständnis von Sterilität und eine neue Bewertung bisheriger Hygienemaßnahmen im Krankenhausbetrieb“, so Berg. Erst die rasante Entwicklung auf dem Gebiet der DNA-Sequenzierung ermöglicht den Grazer Forschern die spektakulären Einblicke in die Vielfalt der Mikrobiome, also jener Mikroorganismen, die den menschlichen Körper besiedeln. „Vor rund 15 Jahren mussten Bakterien mühsam und langwierig im Labor kultiviert werden, um nachweisbar zu sein. Damit konnten nur weniger als drei Prozent der tatsächlichen bakteriellen Vielfalt erfasst werden. Moderne Analysemethoden, die sich der Hochdurchsatzsequenzierung der DNA bedienen, machen deutlich: Die Anzahl an Mikroorganismen, die einen Menschen besiedeln, übertrifft die Zahl der Zellen im menschlichen Körper um das mindestens Zehnfache. Mikroorganismen sind überall, selbst in vermeintlich sterilen Umgebungen wie der menschlichen Lunge, so Berg. Die Untersuchungsverfahren und die Datenauswertung der Mikrobiom-Analyse sind sehr komplex. „Mediziner, Mikrobiologen, Bioinformatiker und Biostatistiker müssen an einem Strang ziehen – und das gelingt in Graz im Rahmen der BioTech- Med, der Kooperation zwischen TU Graz, MedUni Graz und Uni Graz, besonders gut“, schildert Berg. Autor: TU Graz 18 www.human.<strong>technology</strong>.at
Fettabbau im „Ruhemodus“ Biochemiker entdecken „Warteposition“ von fettabbauenden Enzymen Fett als Fluch und Segen: Besonders im Sommer sind Fettdepots beim Menschen eher unerwünscht. Pflanzen hingegen werden durch angesammelte Fette besonders nährstoffreich. Biochemiker der TU Graz haben 2010 nachgewiesen, dass zwei Enzyme des Fettstoffwechsels Doppelfunktionen erfüllen und sowohl für den Abbau als auch den Aufbau von Fetten zuständig sind. Bei genauerer Erforschung der fettabbauenden Funktion haben Günther Daum und die Dissertantin Claudia Schmidt vom Institut für Biochemie der TU Graz festgestellt: Unter bestimmten Bedingungen sind die Enzyme „ruhig gestellt“ und setzen den Fettabbau aus. Das Ergebnis wurde kürzlich im renommierten Journal of Biological Chemistry veröffentlicht. Das Wissen über den menschlichen und pflanzlichen Fettstoffwechsel stammt häufig aus der wissenschaftlichen Arbeit mit Hefe, die als Modellsystem mit großer Relevanz für höhere Organismen dient. Eine entscheidende Rolle beim Fettstoffwechsel spielen Enzyme, also Proteine, die als Biokatalysatoren bestimmte Reaktionen auslösen. Eine Gruppe um Günther Daum vom Institut für Biochemie der TU Graz hat vor rund drei Jahren nachgewiesen, dass zwei bestimmte fettspaltende Hefe- Enzyme jeweils eine Doppelfunktion haben: Sie können Fette sowohl auf- als auch abbauen. „Wir haben nun eines dieser beiden Enzyme genauer unter die Lupe genommen und die Regulation des Fettaufbaus und -abbaus unter verschiedenen Bedingungen biochemisch, molekularbiologisch und zellbiologisch untersucht“, erläutert Günther Daum. Das Wissen über den Fettstoffwechsel stammt häufig aus der wissenschaftlichen Arbeit mit Hefe, die als Modellsystem für höhere Organismen dient. Enzym auf Abruf Unter anderem haben die Forscher die Synthese der Triglyceride, also der Fette, Fettabbau im „Ruhemodus“: Forscher des Instituts für Biochemie der TU Graz entdecken Warteposition von fettabbauenden Enzymen. die wie Cholesterin zur Gruppe der Nahrungs- und Depotfette gehören, „abgeschaltet“. Durch diese Manipulation kann die Hefezelle keine Fettpartikel mehr bilden, auf denen das fettabbauende Enzym (Lipase) normalerweise sitzt. Das nunmehr „heimatlos“ gewordene Enzym wandert daraufhin in das Endoplasmatische Retikulum, das „Synthese-Kraftwerk“ der Zelle, aus. „Die Reaktion des Hefe- Enzyms war erstaunlich – nämlich gar keine. Es wechselte zwar seine Position, verfiel dann aber in eine Art ‚Ruheposition‘ ohne jegliche Funktion zu erfüllen. Es gab keinerlei Enzymaktivitäten mehr‘“, schildert Daum. Das Ergebnis sei zwar überraschend, aber nicht unlogisch: „Das Enzym ist zwar ruhiggestellt, aber auf Abruf wieder bereit, sowohl den Fettabbau als auch den Fettaufbau zu starten“, so Daum. Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass der Aufenthaltsort des Enzyms innerhalb der Zelle seine Funktion ganz maßgeblich beeinflusst. Die Biochemiker wollen mit den Untersuchungen der Hefe-Enzyme die Abläufe im Fettstoffwechsel grundlegend erforschen und damit zum übertragbaren Verständnis des menschlichen und pflanzlichen Auf- und Abbaus von Fetten beitragen. Welche Faktoren sich wie auf die Aktivität der fettspaltenden Enzyme auswirken, ist dabei eine zentrale Fragestellung. Die Arbeit ist im Rahmen eines FWF-geförderten Forschungsprojektes entstanden und ist Teil der Dissertation von Claudia Schmidt. Das renommierte Journal of Biological Chemistry hat die Ergebnisse kürzlich publiziert. Autor: TU Graz Info Lesen Sie mehr über Studien der Biochemiker ... 19
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