Rhodospirillum rubrum (R. rubrum) ist ein gramnegatives, rosafarbenes Proteobakterium mit einer Größe von 800 bis 1000 Nanometern. Es ist ein fakultativer Anaerobier, d. h. es kann unter aeroben Bedingungen Sauerstoff für die aerobe Atmung oder einen alternativen terminalen Elektronenakzeptor für die anaerobe Atmung unter anaeroben Bedingungen nutzen. Alternative terminale Elektronenakzeptoren für R. rubrum umfassen Dimethylsulfoxid oder Trimethylaminoxid.
| Rhodospirillum rubrum | |
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R. rubrum
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| Binomialname | |
| Rhodospirillum rubrum
(Esmarch 1887) Molisch 1907
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Bei aerobem Wachstum wird die Photosynthese genetisch unterdrückt und R. rubrum ist dann farblos. Nach der Erschöpfung des Sauerstoffs beginnt R. rubrum sofort mit der Produktion des Photosyntheseapparates einschließlich der Membranproteine, Bakteriochlorophylle und Carotinoide, d.h. das Bakterium wird photosyntheseaktiv. Der Mechanismus zur Unterdrückung der Photosynthese ist nur unzureichend bekannt. Die Photosynthese von R. rubrum unterscheidet sich von derjenigen der Pflanzen, da es nicht Chlorophyll a, sondern Bakteriochlorophylle besitzt. Während Bakteriochlorophyll Licht bis zu einer maximalen Wellenlänge von 800 bis 925 nm absorbieren kann, absorbiert Chlorophyll Licht mit einer maximalen Wellenlänge von 660 bis 680 nm. R. rubrum ist ein spiralförmiges Bakterium (spirillum, Pluralform: spirilla).
R. rubrum ist auch ein stickstofffixierendes Bakterium, d. h. es kann Nitrogenase exprimieren und regulieren, einen Proteinkomplex, der die Umwandlung von atmosphärischem Distickstoff in Ammoniak katalysieren kann. Wenn die Bakterien Ammoniak, Dunkelheit und Phenazinmethosulfat ausgesetzt werden, stoppt die Stickstofffixierung. Aufgrund dieser wichtigen Eigenschaft wurde R. rubrum von vielen verschiedenen Gruppen untersucht, um die komplexen Regulationsmechanismen zu verstehen, die für das Auftreten dieser Reaktion erforderlich sind. In R. rubrum wurde zum ersten Mal eine posttranslationale Regulation der Nitrogenase nachgewiesen. Die Nitrogenase wird durch eine ADP-Ribosylierung im Argininrest 101 (Arg101) als Reaktion auf die so genannten „Abschalt“-Effektoren – Glutamin oder Ammoniak – und Dunkelheit modifiziert.
R. rubrum hat mehrere potenzielle Verwendungsmöglichkeiten in der Biotechnologie:
- Quantitative Akkumulation von PHB (Polyhydroxy-Buttersäure)-Vorläufern in der Zelle für die Herstellung von Bioplastik.
- Produktion von biologischem Wasserstoffkraftstoff.
- Modellsystem zur Untersuchung der Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie und der Regulationswege des Stickstofffixierungssystems.