Chemotaxis

Chemotaxis bezeichnet die Beeinflussung der Ortsbewegung von Lebewesen oder Zellen von Lebewesen durch Stoffkonzentrationsgradienten. Wird die Bewegung in einem solchen Gradienten in Richtung auf höhere Konzentrationen des Stoffes gesteuert, so spricht man von positiver Chemotaxis und nennt den betreffenden Stoff Lockstoff. Wird die Bewegung in die umgekehrte Richtung gelenkt, nennt man das negative Chemotaxis und den betreffenden Stoff Schreckstoff oder Repellent. Positive Chemotaxis kann bei zu hoher Konzentration eines Stoffes in negative umschlagen.

Bakteriensind durch Chemotaxis in der Lage, Orte mit optimaler Konzentration eines Nährstoffs oder von Sauerstoff aufzusuchen und Orte mit schädlichen Stoffen zu meiden.

Chemotaxis ist Voraussetzung für ein funktionierendes Immunsystemund Blutsystem.

Die Signalverarbeitung

Die Adaption der Chemorezeptoren erfolgt durch Methylierung. Daher werden sie als MCP's (Methyl-akzeptierende Chemotaxis-Proteine)bezeichnet. In E. coli beispielsweise findet man 4 MCP's die alle unterschiedliche Substanzen erkennen können:

-Tsr (Serin) -Trg (Glucose, Ribose) -Tap (Dipeptide) -Tar (Aspartat, Maltose)

In Gegenwart einer hohen Lockstoffkonzentration wir das MCP mit Hilfe der Methyltransferase CheR, von S-Adenosylmethionin an einem Glutamatrest methyliert (dabei entsteht ein "gamma"-Methylester). Je mehr Methylreste auf dem Oligo- bzw. Tetrameren Protein vorhanden sind, desto geringer wird die Affinität des Rezeptors für den jeweiligen Stoff. Bei einer geringen Lockstoffkonzentration wird der Methylrest von einer Methyltranferase (CheB) abgespalten und der Sensor wird dadurch wieder empfindlicher.

Ein Beispiel für die Aktivierung vom "TAUMELN" (ein Zustand bei dem die Bakterie sich soz. neu anordnet um anschließend wieder in Richtung der höheren Lockstoffkonzentration zu "SCHWIMMEN") bei E. coli:

Mehrer methylierte MCP's lagern sich in der Membran zusammen und aktivieren die Proteinkinase CheA (eine Kinase is ein phosphorylierendes Enzym). CheA ist ein wichtiger zellulärer Schalter der sich also selbst phosphoryliert (ATP->ADP) und den Phosphatrest anschließend auf CheY und CheB überträgt. CheY schaltet den Flagellenmotor auf Taumeln.(CheZ stopt das Taumeln wieder)

Weblinks

• Filme zu Chemotaxis
• Chemotaxis-Chemosensorische Wahrnehmung bei Bakterienen:Chemotaxis

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