Understanding Phototaxis of Halobacterium salinarum

Die Phototaxis des Archaeons Halobacterium salinarum ist ein Beispiel für Signaltransduktion in Prokaryoten. Die Phototaxis erlaubt den Zellen die Bereiche in der Umgebung zu finden, die die besten Lichtbedingungen bieten. Halobakterielle Zellen schwimmen vorwärts durch die Rotation eines Flagellenbündels im Uhrzeigersinn oder rückwärts durch Rotation gegen den Uhrzeigersinn. Außerdem verfügen die Zellen über zwei verschiedene Typen von Photo-Rezeptoren, die für Licht verschiedener Wellenlängen empfindlich sind. Die verschiedenen Lichtreize werden durch die Photo-Rezeptoren aufgenommen und deren Aktivierung einem molekularen Netzwerk übermittelt, welche das Umschaltverhalten zwischen den Rotationsrichtungen je nach äußerem Reiz beeinflusst. Im molekularen Netzwerk werden unterschiedliche Reize integriert, verstärkt und zeitlich verzögert gelöscht (Adaptation). Die Adaptation ermöglicht, dass sich die Zellen bei ihrer Suche nach den günstigsten Lichtbedingungen nicht an den absoluten Reizintensitäten orientieren, sondern nur auf deren Änderungen reagieren. Ohne Stimulation durch Lichtreize oder im adaptierten Zustand wechseln die Zellen immer wieder zufällig zwischen der vorwärts- und rückwärts gerichteten Schwimmbewegung. Im Mittel geschieht das alle 15 Sekunden. Nach einer Schreckstimulation wird der Wechsel der Schwimmrichtung deutlich schneller eingeleitet, während bei einer Lockstimulation die Dauer der aktuellen Schwimmrichtung ausgedehnt wird.