KI enthüllt, wie Extremmikroben unter hohem Druck Lebensbausteine anpassen

BerlinWissenschaftler nutzten das KI-Tool AlphaFold von Google, um zu untersuchen, wie die Proteine des hitzeliebenden Mikroorganismus Thermus thermophilus extremen Druckbedingungen standhalten, wie sie im Marianengraben vorkommen. Diese in der Fachzeitschrift PRX Life veröffentlichte Forschung hilft uns zu verstehen, wie Leben sich in Hochdruckumgebungen entwickeln kann. Sie hat zudem wichtige Auswirkungen auf das Studium des Lebens auf der Erde und anderen Planeten.

T. thermophilus, bekannt für seine Fähigkeit, hohen Temperaturen zu widerstehen, wurde unter Bedingungen getestet, die dem extremen Druck in den tiefsten Teilen des Ozeans ähneln. Es stellte sich heraus, dass 60 % seiner Proteine diesem hohen Druck standhalten können, da ihre Strukturen flexibel sind und zusätzlichen Raum zwischen den Atomen haben, was es ihnen ermöglicht, sich zu komprimieren, ohne ihre Form zu verlieren. Jedoch veränderten 40 % der Proteine ihre Gestalt und konnten dieselben Bedingungen nicht verkraften.

Wichtige Ergebnisse des Experiments sind:

• Von über 2.500 Proteinen behielten 60% ihre Struktur unter hohem Druck bei.
• Das KI-Tool AlphaFold sagte Proteinstrukturen voraus und beschleunigte die Forschung.
• Proteine mit zusätzlichem atomarem Raum erwiesen sich als widerstandsfähiger gegen Kompression.

Stephen Fried, ein leitender Forscher, betont, dass diese Ergebnisse zeigen, wie sich die grundlegenden Bausteine des Lebens organisieren, um mit Stress umzugehen. Die Studie unterstreicht auch, dass Künstliche Intelligenz eine entscheidende Rolle bei dieser wissenschaftlichen Entdeckung spielte. Sie macht deutlich, dass es mit herkömmlichen Methoden viele Jahre gedauert hätte, alle Proteine in einem Organismus zu identifizieren, die bei der Stressresistenz helfen.

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Das Verständnis der Proteinstruktur unter extremen Bedingungen kann zur Entwicklung langlebiger Proteine für Industrie und Medizin beitragen. Zum Beispiel könnten stabile Enzyme unter hohem Druck die Arzneimittelherstellung revolutionieren. Diese Erkenntnisse könnten auch Untersuchungen zur Möglichkeit von Leben in Hochdruckumgebungen auf anderen Planeten, wie den tiefen Ozeanen dort, unterstützen.

Diese Forschung könnte zu weiteren Untersuchungen unbekannter Orte auf der Erde führen, an denen einzigartige Organismen leben. Diese Wesen überleben unter Bedingungen, die den meisten anderen Lebensformen tödlich wären, und können uns lehren, wie Leben sich anpasst und widerstandsfähig bleibt.

Künftige Forschung wird sich wahrscheinlich auf mehr Organismen konzentrieren, die im tiefen Ozean unter hohem Druck leben. Wissenschaftler könnten auch Bedingungen mit noch höherem Druck untersuchen, um neue Funktionsweisen von Proteinen zu entdecken. Diese Studien könnten zur Entwicklung neuer Medikamente und Behandlungsmethoden beitragen.

Diese Forschung verdeutlicht, wie Künstliche Intelligenz und Wissenschaft gemeinsam dazu beitragen, zu verstehen, wie die grundlegenden Bausteine des Lebens unter extremen Bedingungen überleben.