Kompatible Solute
Kompatible Solute ist in der Zellbiologie die Bezeichnung für organische Verbindungen hoher Löslichkeit in Wasser und geringer molarer Masse, die damit den osmotischen Zustand einer Zelle beeinflussen, bei physiologischem pH-Wert jedoch elektrisch neutral und mit dem Zellstoffwechsel gut verträglich (kompatibel) sind.
Eigenschaften
Mit der Bezeichnung kompatible Solute wird auf die Eigenschaft dieser Osmolyte verwiesen, auch bei hohen osmotisch wirksamen cytoplasmatischen Konzentrationen nicht mit dem Stoffwechsel zu interferieren.
Zu den kompatiblen Soluten zählen Verbindungen verschiedener Stoffklassen, die unter anderem für die unterschiedliche Salztoleranz des jeweiligen Organismus kennzeichnend sind:<ref name="PMID 17061210">N. Empadinhas, M. S. da Costa: Diversity and biosynthesis of compatible solutes in hyper/thermophiles. In: International microbiology : the official journal of the Spanish Society for Microbiology. Band 9, Nummer 3, September 2006, S. 199–206, {{#invoke:URIutil|{{#ifeq:1|1|linkISSN|targetISSN}}|1139-6709|0}}{{#ifeq:1|0|[!] }}{{#ifeq:0|1
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- Zucker (Trehalose und Saccharose),<ref name="PMID 21054739">S. Klähn, M. Hagemann: Compatible solute biosynthesis in cyanobacteria. In: Environmental microbiology. Band 13, Nummer 3, März 2011, S. 551–562, {{#invoke:URIutil|{{#ifeq:1|1|linkISSN|targetISSN}}|1462-2920|0}}{{#ifeq:1|0|[!]
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- Glucosylglycerol<ref name="PMID 21054739" />
- Glucosylglycerat in Mykobakterien, manchen mesophilen Bakterien und halophilen Archaeen<ref name="PMID 18599240">N. Empadinhas, M. S. da Costa: To be or not to be a compatible solute: bioversatility of mannosylglycerate and glucosylglycerate. In: Systematic and applied microbiology. Band 31, Nummer 3, August 2008, S. 159–168, {{#invoke:URIutil|{{#ifeq:1|1|linkISSN|targetISSN}}|0723-2020|0}}{{#ifeq:1|0|[!]
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- Polyole
- Glycerol<ref name="PMID 17875410">S. Hohmann, M. Krantz, B. Nordlander: Yeast osmoregulation. In: Methods in Enzymology. Band 428, 2007, S. 29–45, {{#invoke:URIutil|{{#ifeq:1|1|linkISSN|targetISSN}}|0076-6879|0}}{{#ifeq:1|0|[!]
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- Arabitol tritt bei halophilen Pilzen sowie bei salz-toleranten Pflanzen auf<ref name="PMID 17875410" />
- Inositol tritt bei halophilen Pilzen sowie bei salz-toleranten Pflanzen auf<ref name="PMID 17875410" />
- Zyklisches 2,3-Bis(di)phosphoglycerat in Methanogenen<ref name="PMID 17061210" />
- Diglycerolphosphat in Archaeoglobus fulgidus<ref name="PMID 17061210" />
- Di-myoinositol-phosphat in hyperthermophilen Archaeen und Bakterien<ref name="PMID 17061210" />
- Di-mannosyl-di-myo-inositol-phosphat in Thermotoga sp.<ref name="PMID 17061210" />
- Aminosäuren und Aminosäurederivate sind für Organismen mit erhöhter Salztoleranz charakteristisch und können in Konzentrationen über 500 mM akkumuliert werden. Dazu gehören
- Glutaminsäure und β-Glutaminsäure<ref name="PMID 17061210" />
- Prolin<ref name="PMID 17061210" />
- die Tetrahydropyrimidinderivate Ectoin und Hydroxyectoin<ref name="PMID 17061210" />
- Glycinbetain<ref name="PMID 21054739" />
- acetylierte Diaminosäuren und Glutaminderivate.
Die Anreicherung des Zytoplasmaraumes mit kompatiblen Soluten kann durch de-novo-Synthese oder durch Aufnahme aus dem Medium geschehen. Wenn beide Möglichkeiten offenstehen, wird die Aufnahme der Solute bevorzugt, da sie energetisch günstiger ist. Stehen effektive Transportsysteme für kompatible Solute zur Verfügung, reduziert sich die für die Osmoadaptation aufzuwendende Energie deutlich, wenn brauchbare Verbindungen in der Umgebung vorhanden sind. Beide Mechanismen, de novo-Synthese und Aufnahme aus dem Medium, werden sowohl von halotoleranten als auch halophilen Organismen verwirklicht. So konnten in Glycinbetain produzierenden Cyanobakterien effiziente Glycinbetain-Transporter nachgewiesen werden. Vergleichbare Glycinbetain-Transportersysteme wurden auch in Halorhodospira halochloris sowie in salz-toleranten und salzabhängigen methanogenen Archaea gefunden.
Einzelnachweise
<references />