Das Projekt "From laboratory to field - Research on insecticide resistance using the example of a chimeric cytochrome P450 monooxygenase" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Max-Planck-Institut für chemische Ökologie.Development of insecticide resistance in insect pest species is one of the main threats of agriculture nowadays. The cotton bollworm, Helicoverpa armigera, is the noctuid species possessing by far the most reported cases of insecticide resistance worldwide, correlated with one of the widest geographical distributions of any agricultural pest species. This turns H. armigera into an adequate model to study resistance mechanisms in detail. The main mechanisms underlying insecticide resistance are target side insensitivity and metabolism, mainly due to carboxylesterases and cytochrome P450 monooxygenases. Just recently, the resistance mechanism of an Australian H. armigera strain toward the pyrethroid fenvalerate was ascribed to a single P450, CYP337B3. CYP337B3 is a naturally-occurring chimera between CYP337B2 and CYP337B1 evolved by an unequal crossing-over event. This enzyme had acquired new and exclusive substrate specificities resulting in the detoxification of fenvalerate. This is the first known case of recombination as an additional genetic mechanism, besides over-expression and point mutation, leading to insecticide resistance. Therefore, CYP337B1, CYP337B2, and CYP337B3 are ideal candidates for studying structure-function relationships in P450s. The project aims to characterize amino acids that are crucial for the activity of CYP337B3 toward detoxification of fenvalerate. Additionally, cross-resistance conferred by CYP337B3 enables the determination of common structural moieties of pyrethroids favoring detoxification by CYP337B3 and those leading to resistance breaking. Pyrethroids with identified resistance breaking moieties could be used to control even pyrethroid-resistant populations of H. armigera. Another advantage of this system is the conferment of insecticide resistance by CYP337B3 that is not restricted to Australia but seems to be a more common mechanism as recently revealed by the finding of the chimeric P450 in a cypermethrin-resistant Pakistani strain. To shed light on the contribution of CYP337B3 to pyrethroid resistance of H. armigera and even closely related species worldwide, field populations from different countries will be screened by PCR for the presence of CYP337B3 and its parental genes. If applicable, the allele frequency of CYP337B3 will be determined being a convenient method to conclude the resistance level of the tested populations. Finally, the project will result in advising farmers on the control of populations of H. armigera and related species possessing CYP337B3. This will even become more important due to the climate change allowing H. armigera to spread northward including central Europe, where H. armigera is not yet able to survive wintertime.
Das Projekt "Verhalten von Mikroorganismen unter wechselnden Umweltbedingungen" wird/wurde ausgeführt durch: Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz, Abteilung Mikrobiologie.Die Anpassung an wechselnde Umweltbedingungen wurde am Beispiel von Transienten zwischen oxischem und denitrifizierendem Wachstum von Paracoccus denitrificans studiert. Bei solchen Wechseln muss die membrangebundene Elektronentransportkette jeweils den neuen Bedingungen angepasst werden. Diese Vorgaenge wurden anhand der Aenderungen in der Zusammensetzung der Cytochrome analysiert. Im weiteren wurde auch den Endprodukten der Denitrifikation besondere Beachtung geschenkt. Es zeigte sich, dass das Verhaeltnis zwischen molekularem Stickstoff und Lachgas bei der Denitrifikation durch drei Parameter beeinflusst werden kann: durch die Art der Kohlenstoff-/Energiequelle, durch die vorhandenen Stickstoffquellen und durch das pH des Mediums.
Das Projekt "ERACoBioTECH Call 1 - Merit: Mikroalgen als nachhaltige und innovative grüne Zellfabriken, ERACoBioTECH Call 1 - Merit: Mikroalgen als nachhaltige und innovative grüne Zellfabriken" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bielefeld, Centrum für Biotechnologie.
Das Projekt "KMU-innovativ-8: AELMON - Artifizieller Elektronentransfer und pflanzliche Monooxygenasen als Basis innovativer Katalysesysteme^Teilprojekt 4, Teilprojekt 3" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen.Das Projekt erschließt neuartige Grundlagen für die Nutzung pflanzlicher Enzymsysteme in industriellen Produktionssystemen. AELMON ist das Akronym für 'Artifizieller ELektronentransfer und pflanzliche Monooxygenasen als Basis innovativer Katalysesysteme'. Der wissenschaftliche Hintergrund ist die industrielle Nutzung einer Familie von Pflanzenenzymen - den so genannten P450-Enzymen, deren herausragende Eigenschaften schon seit langem bekannt sind, die sich aber bisher nicht wirtschaftlich für chemische Synthesen einsetzen lassen. 'Durch die Mitarbeit in diesem Projekt kann sich die Autodisplay-Technologie weiter als Lösungsansatz für die Darstellung schwierig zu handhabender Enzyme wie den P450-Enzymen positionieren,' sagt Dr. Ruth Maas, Geschäftsführerin der Autodisplay Biotech. Das Projekt stellt für die Firmenstrategie der Phytowelt, Know-how der Pflanzenbiotechnologie für neue, zum Teil überraschende Anwendungsgebiete einsatzfähig zu machen, einen wichtigen Meilenstein dar. 'Die spezielle Thematik besetzt die Schnittstelle zwischen Grüner und Weißer Biotechnologie und hat das Potenzial, völlig neue Wertschöpfungsketten zu erschließen,' kommentiert Dr. Peter Welters, Geschäftsführer der Phytowelt das Projekt. Ein wesentlicher Schwerpunkt der im Projektrahmen zu untersuchenden Systeme ist die Biosynthese eines Terpens, dessen potente pharmakologische Eigenschaften es bereits in den Fokus der Krebsforschung gerückt haben. Ein weiteres Teilprojekt wird die Untersuchung neuer Synthesemethoden von Grundbausteinen für innovative Kunststoffe mit Premiumeigenschaften sein. Besonderes Innovationspotenzial bezieht AELMON aus neuartigen Verfahren zur Produktion der P450-Enzyme bei den Partnern Uni Münster und AutoDisplay, aber auch aus der geplanten Entwicklung eines neuen biotechnologischen Verfahrens unter Einsatz der Elektrochemie. Die Kombination von Elektrochemie und Biokatalyse stellt einen Forschungsschwerpunkt der DECHEMA dar, der das Design besonders nachhaltiger Produktionsprozesse mit P450-Monooxygenasen zum Ziel hat.
Das Projekt "RiSKWa - MiWa: Mikroplastik im Wasserkreislauf - Probenahme, Probenbehandlung, Analytik, Vorkommen, Entfernung und Bewertung, Teilprojekt 10" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Heidelberg, Institut für Zoologie, Abteilung V Morphologie & Ökologie, Arbeitsgruppe Aquatische Ökologie und Toxikologie.Plastikmaterialien sind ubiquitär in Ökosystemen nachzuweisen; sie sind zumeist schlecht abbaubar, und Verwitterungsprozesse führen zu Fragmenten, die als Mikroplastik (MP) im Mikro m- bis mm-Bereich von Suspensions- und Sedimentfressern in Nahrungsnetze gelangen. MPs können aufgrund von Additiven per se toxisch sein, sie können aber auch persistente Substanzen (PPs) anreichern. Die Ziele von MiWa bestehen darin, (1) eine einheitliche Methodik zur Bestimmung der Abundanz von MP in Süßgewässern zu entwickeln, (2) verschiedene Umweltsysteme gezielt auf Quellen, Senken und den Verbleib von MPs zu untersuchen, sowie (3) toxikologische und ökotoxikologische Untersuchungen zu Effekten von MPs und PPs mit Testsystemen unterschiedlicher Komplexität und Trophiestufen durchzuführen. Ziel des Verbundes MiWa ist die nachvollziehbare und übergreifende Bewertung von MPs im Wasserkreislauf. Das Ziel des vorgeschlagenen Teilprojekts B4 besteht darin, den etablierten Modellorganismus Zebrabärbling (Danio rerio) für den Nachweis potentiell adverser Wirkungen von Mikroplastikpartikeln und partikelassoziierten Schadstoffen auf Fische zu etablieren, wobei aus Tierschutzgründen vor allem mit Embryonen gearbeitet wird. Die Wirkung von direkt aus dem Wasser aufgenommenen MPs und PPs wird mit der Aufnahme entlang von einfachen Modellnahrungsketten verglichen. Als weitere tierversuchsfreie Systeme werden Zellkulturen eingesetzt, um grundlegende Prozesse der Aufnahme und Wirkung von MPs und PPs zu verstehen. Die toxikologischen Endpunkte umfassen Embryo-, Neuro-, Cyto- und Gentoxizität sowie Teratogenität, Induktion von Cytochrom P450 und endokrine Wirkungen.
Das Projekt "KMU-innovativ-8: AELMON - Artifizieller Elektronentransfer und pflanzliche Monooxygenasen als Basis innovativer Katalysesysteme, Teilprojekt 1" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Phytowelt GreenTechnologies GmbH.
Das Projekt "Teilprojekt C^DanTox: Entwicklung und Anwendung eines Verfahrens zur Ermittlung spezifischer Toxizität und molekularer Wirkungsmechanismen sedimentgebundener Umweltschadstoffe mit dem Zebrabärbling (Danio rerio)^Teilprojekt D, Teilprojekt B" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Heidelberg, Institut für Zoologie, Abteilung V Morphologie & Ökologie, Arbeitsgruppe Aquatische Ökologie und Toxikologie.
Das Projekt "Enzymatische Lacton-Synthese^Teilvorhaben 2: Bioverfahrenstechnik der in vitro Biokatalyse, Teilvorhaben 1: Selektive, enzymkatalysierte Fettsäure-Hydroxylierung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Stuttgart, Institut für Technische Biochemie, Zentrum für Bioverfahrenstechnik.Aufgrund der positiven Ergebnisse der ersten Förderphase (FKZ: 22000504 (04NR005)) wird eine zweite, ebenfalls achtzehnmonatige Förderperiode beantragt. Das Gesamtziel des Vorhabens ist die Herstellung von Riech- und Aromastoffen des Lacton-Typs aus Ölen einheimischer Nutzpflanzen mittels regio- und stereoselektiver enzymatischer Oxidation mittel- und langkettiger Fettsäuren. Zum Einsatz kommen P450 Monooxygenasen, die im Institut für Technische Biochemie, Stuttgart mit molekularbiologischen Methoden erzeugt und auf die gewünschten Reaktionen und spezifischen Anforderungen des geplanten Verfahrens hin optimiert werden. Cytochrom P450 Monooxygenasen sollen in einem elektrochemischen Enzymreaktor eingesetzt werden. Die in der ersten Förderperiode hergestellten P450 Monooxygenasen werden weiter optimiert und auf die Stereoselektivität geprüft. Mutantenbibliotheken werden mithilfe des hergestellten Surrogatsubstrats gescreent. Eine Publikation ist in Vorbereitung. Eine Patentanmeldung folgt.
Das Projekt "Systematische Untersuchungen zur Xenobiotika- und Huminstoff induzierten Genexpression im Nematoden Caenorhabditis elegans" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Institut für Biologie, Arbeitsgruppe Ökologie.Die Erfassung der sowohl durch Xenobiotika als auch Naturstoffe induzierten Expression spezifischer Gene eines Organismus trägt ein beachtliches Potenzial für die Entwicklung qualitativ neuer ökotoxikologischer Testsysteme. Mit dem Nematoden Caenorhabditis elegans wird dabei ein für ökologische und ökotoxikologische Untersuchungen bewährter Testorganismus eingesetzt, dessen Genom vollständig entschlüsselt ist. In der ersten Projektstufe werden mit DNA Microarrays solche Gene identifiziert, die nach Xenobiotika- bzw. Huminstoffbehandlung differentiell exprimiert werden. Zur Validierung der funktionellen Relevanz werden in der zeiten Stufe ca100 selektierte Gene systematisch mittels RNA Interferenz abgeschaltet und geprüft, ob dies zu einem Funktionsverlust (Reproduktionsfähigkeit) in Schadstoffanwesenheit führt. In der dritten Stufe erfolgt eine detaillierte Charakterisierung einzelner Gene. Dazu zählen Cytochrom P450 Formen der Familie CYP35A. Diese Gene sind stark durch exogen zugegebene Xenobiotika induzierbar, nehmen jedoch auch eine essentielle endogene Funktion in der Embryogenese ein. Das Projekt bietet so einerseits die Möglichkeit, ein auf molekular-biologischen Methoden beruhendes empfindliches ökologisches Testsystem zu etablieren, andererseits trägt es zum besseren Verständnis der Regulation schadstoffrelevanter Gene bei.
Das Projekt "Auswirkungen von Dioxinen auf Tiere im Suesswasser-Oekosystem" wird/wurde gefördert durch: Ministerium für Umwelt Baden-Württemberg. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Tübingen, Zoologisches Institut, Lehrstuhl Spezielle Zoologie.Erster Abschnitt (1.10.89-31.12.91): a) Auswirkungen von TCDD auf die Oogenese laichbereiter Weibchen von Brachydanio (Laicherfolg, Befruchtungsrate, Ontogenese); b) Auswirkungen einer Kontamination von Eiern und Embryonen; c) Aufnahme, Verbleib und Ausscheidung von TCDD (radioakt mark Substanz) an laichenden Fischen; d) Induktion fremdstoffmetabolisierender Enzyme (P-450) nach Belastung adulter Brachydanio mit TCDD. Zweiter Abschnitt (1.1.-31.12.92): a) Weitergabe von TCDD ueber Fischnaehrtiere an Fische; b) Auswirkungen von TCDD auf die Spermiogenese, Befruchtungsrate und Verhalten der Spermien; c) Pruefung eines moeglichen Biomonitoring (Induktion P-450) an Fischen aus verschiedenen Teilen des Landes. An Zebrabaerblingen wurden die toxischen Auswirkungen von 2,3,7,8-TCDD auf die Fortpflanzung und Oogenese untersucht. Die Fische erhielten mit der Nahrung jeweils 1,5,10 oder 20 ng/Fisch verabreicht. Bei Konzentrationen von mehr als 5 ng war das Ablaichen stark beeintraechtigt oder wurde ganz eingestellt. Die Zahl der abgelegten Eier sank stark ab. Die behandelten Weibchen zeigten ein wasting-syndrom (vermindertes Koerpergewicht). Bei den Embryonen entstanden letale Anomalien (100 Prozent Mortalitaet). Die Entwicklung reifer Oozyten unterblieb und die Zahl der atretischen Follikel nahm zu. Die Elimination und Verteilung von (3H)-TCDD in en Organen und Geweben des Zebrabaerblings wurde ueber eine Zeitspanne von 70 Tagen ermittelt. Waehrend in allen anderen Organen Belastungsmaxima nach 1 bis 8 Tagen erreicht wurden mit nachfolgender Elimination, stieg die Belastung der Ovarien bis zum siebzigsten Tag stetig an und erreichte ein Drittel der Gesamtbelastung des Fisches. Diese Belastung wurde abgebaut ueber die Gelege; nach 4 Gelegen hatten die Fische ca 50 Prozent der Belastung abgegeben. Bei TCDD-Konzentrationen von 1,5 und 15 ng/Fisch kam es zu zahlreichen 'Gelegeausfaellen'. Als Ursache werden Stoerungen der Oogenese durch TCDD vermutet. Untersuchungen zum Fremdstoffmetabolismus zeigten, dass Zebrabaerblinge auf TCDD mit einer starken Induktion des Cytochrom P450-Isoenzyms LM4B reagieren. Dies wurde in aehnlicher Weise schon mit verwandten Verbindungen bei anderen Fischarten beobachtet. Die Weitergabe von (3H)-TCDD in der Nahrungskette wurde in einem Modellversuch geprueft. Dazu wurde verwendet: Kontaminiertes Fallaub der Schwarzerle, Bachflohkrebse, die sich von diesem Fallaub ernaehren, und junge Regenbogenforellen, die diese Krebschen gezielt fingen. Die Ergebnisse zeigen, dass es ueber die ausgenommenen Fischnaehrtiere rasch zu einer Anreicherung von TCDD im Organismus kommt. Die Verteilung im Fischkoerper entspricht bereits innerhalb von 8 Tagen der Verteilung nach langfristiger und unterschiedlicher Exposition. Die Ergebnisse sind von Bedeutung fuer die Bewertung der Dioxinwirkung: Die gemessenen Wirkkonzentrationen liegen um mehrere Groessenordnungen unter den bekannten Lethalkonzentrationen...
