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Anita Marchfelder: Mit salzliebenden Einzellern auf Du und Du
„Archaeen sind wahnsinnig interessante Freaks“, schwärmt Anita Marchfelder über ihre laboreigenen „Haustiere“. Diese kleinen Lebensformen sind so etwas wie die Koalabären unter den Einzellern. Einige Arten fühlen sich nur in extrem heißen und schwefelhaltigen Gebieten wohl. Andere lieben niedrige Temperaturen, wieder andere mögen es sauer oder basisch. Die 43jährige Biologin an der Universität Ulm hat Archaeen mit einer Vorliebe für salzhaltige Umgebungen im Visier und will vor allem ihre grundlegenen Mechanismen der Genregulation verstehen. Sie könnten aber auch als neue Quelle für industriell interessante Enzyme dienen.
„Die Archaeen bilden neben Bakterien und den Eukaryonten eine der drei grundlegenden Domänen, in die alle zellulären Lebewesen eingeteilt werden“, sagt Anita Marchfelder. Gemeinsam mit ihrem Team muss sich die Biologin einige Tricks einfallen lassen, um die extravaganten Lebensbedingungen der Archaeen im Labor nachzuahmen. „Heiße Ozeanquellen werden beispielsweise mithilfe von bestimmten Geräten, sogenannten Autoklaven, imitiert. Nur so lassen sich die Lieblingstemperaturen einiger Arten von über 100 °C erreichen“, erläutert Marchfelder.
Das Archaeon, auf das sich ihre Arbeitsgruppe konzentriert, trägt den Namen Haloferax volcanii. Haloferax führt einen nicht ganz so bizarren Lebensstil. „Es kommt ursprünglich aus dem Toten Meer. Bereits mit einer ordentlichen Prise Salz können wir es zufrieden stellen und schnell vermehren“, so die gebürtige Berlinerin. Der einzige Nachteil am Haloferax sei lediglich sein Geruch nach müffelnden Füßen. Aber auch daran haben sich Marchfelder und ihr neunköpfiges Team in der Zwischenzeit gewöhnt.
Eine elektronenmikroskopische Aufnahme von Haloferax volcaniiQuelle: Paul Walther
Auf der Suche nach regulierenden microRNAs
Im Jahr 2008 wurde Marchfelder von der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit einer Heisenberg-Professur ausgezeichnet – die erste an der Universität Ulm. Marchfelder wird sich aber nicht auf ihren Lorbeeren ausruhen. In den kommenden beiden Jahren entscheidet sich, ob sie für zwei weitere Jahre gefördert wird und ihre Stelle in eine reguläre Professur übergeht.
Bei ihrer Arbeit stützt sich Marchfelder auf die Erkenntnisse der weltweiten Gemeinde an Archaeen-Forschern. So ist das Genom des urtümlichen Lebewsens bereits sequenziert. Neben Archaea-typischen Genen enthält es auch bakterien- und eukaryontisches Erbgut.
Am Institut für Molekulare Botanik ergründen die Wissenschaftler zum einen das bislang noch recht unbekannte Proteom des salzliebenden Einzellers – also die Gesamtheit seiner Eiweiße. Zum anderen legen die Forscher besonderes Augenmerk auf sogenannte microRNAs, kleine Moleküle, für die sich die Forscher immer mehr interessen. „Sie sind wichtig für die Genregulation und steuern den Stoffwechsel des Organismus“, erklärt die Wissenschaftlerin.
Genregulation mittels Knock-out-Archaeen erforschen
Allein beim Menschen werde ein Drittel aller Gene auf diese Art und Weise reguliert. „Wir haben bereits einige potenzielle RNAs in Haloferax gefunden“, so die Professorin. Momentan erstellen die Wissenschaftler „Knock-outs“ – also gentechnisch veränderte Archaeen, denen die zu untersuchende Gensequenz fehlt. Dadurch können die Forscher herausfinden, ob die RNAs tatsächlich eine regulierende Funktion ausüben.
Der halophile Modellorganismus galt bislang als Exot in der Welt der Wissenschaft. Langsam werden die Archaeen allerdings bekannter, und immer mehr Wissenschaftler beginnen damit zu arbeiten. „Ich freue mich zu sehen, wie schnell die Fan- und Forschergemeinde wächst“, so die zweifache Mutter. Sie selbst erwartet vom Studium des Einzellers auch wichtige Erkenntnisse für die industrielle Biotechnologie, vor allem in Bezug auf die Entdeckung neuer Enzyme.
| Arbeitsgruppe Anita Marchberger |
Seit 2001 leitet Anita Marchfelder eine unabhängige Nachwuchsgruppe an der Universität Ulm, um die tRNA-Reifung in Archaea, höheren Pflanzen und Hefen zu untersuchen. Mehr Informationen bei der Universität Ulm: hier klicken |
Bringt Kinder und Karriere unter einen Hut
Marchfelder kann auf ihre bisherigen Leistungen stolz sein. Bereits 2003 wurde sie mit dem Wissenschaftspreis der Stadt Ulm ausgezeichnet. Im Jahre 2008 wandelte die Deutsche Forschungsgemeinschaft ihr Heisenberg-Stipendium in eine Professur um. Grund waren Marchfelders exzellente Ergebnisse. „Die Heisenberg-Professur ist eine Auszeichnung, die mich stark motiviert“, erklärt die Biologin. Ihr Thema passe inhaltlich sehr gut zur Universität Ulm - und auch privat ist Marchfelder dort stark verwurzelt.
„Mein Mann arbeitet in der gleichen Abteilung, jedoch in einer anderen Arbeitsgruppe“, so die Professorin. So könne man sich hervorragend die Erziehung der beiden sieben und zehn Jahre alten Kinder teilen. Neben viel wissenschaftlichem Engagement in biologischen Gesellschaften und studentischen Gruppen hält Marchfelder auch das Ehrenamt des Vorsitzenden im Tagesmutterverein. „Gute Forschung kann ich nur leisten, wenn ich weiß, dass meine Kinder nach der Schule gut versorgt sind“, betont Marchfelder.
Autorin: Andrea van Bergen
