Das Projekt "Determinanten der Krebsbildung bei Xiphophorus: I. Molekulare Konkretisierung der Krebsgene" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Fachbereich 08 Biologie, Chemie und Geowissenschaften, Institut für Genetik durchgeführt. Seit unserer formalgenetischen Erstbeschreibung von Krebsdeterminanten arbeiten wir an deren molekularbiologischer Konkretisierung. In der Berichtszeit untersuchten wir die Expression xiphophoriner Onkogene (x-oncs) in erblichen xiphophorinen Melanomen, Neuroblastomen, Fibrosarkomen und Karzinomen, deren Boesartigkeit durch den homozygoten Verlust eines keimbahnvererbten onkostatischen Gens, Diff, und deren Gutartigkeit durch den hemizygoten Verbleib von Diff determiniert wird. Onkogentranskripte in gesunden Embryonen, Neugeborenen und Adultendienten als Standard: In gutartigen Neoplasien fanden wir im allgemeinen eine embryotypischex-onc-Expression. In boesartigen Tumorenherrscht meist Ueberexpression. Dies trifft zu fuer zwei von vier x-erbB-Genen, zwei von vier x-erbA-Genen, alle drei x-sis-, zwei x-pdgf-r-, drei x-src- ,drei x-ras-Transkripte sowie fuer die Transkripte zweier Retrotransposons. Das restliche der x-erbBGene, die beiden restlichenx-erbA, sowie x-myc sind bei gut- und boesartigen Tumoren gleichbleibend mittelstark exprimiert. Keiner der Tumoren, wohl aber deren Zellkulturen, zeigten x-myb-Expression. An der Bildung einer Neoplasie arbeiten demnach viele Onkogene, deren Aktivitaet koordiniert ist. Hiermit koordiniert ist der Inositoleinbau in Phoshoinositide, der hier als Mass fuer die Wachstumsregulation der Tumoren betrachtet wird. Als Koordinator tritt das zur x-erbB-Familie gehoerende Onkogen x-erbB hoch a auf, denn es ist die einzige hier bekannte Krebsdeterminante, die neben der komplexen Korrelation von Onkogenexpression und Malignitaetsgrad einen Erbgang zeigt (Nachweiseines v-erbB-homologen Fragments im Southern-blot), der sich mit dem der Suszeptibilitaet zur Tumorbildung deckt. x-erbB hoch a ist demnach der eigentlichen Tumorbildung vorgeschaltet; es verhaelt sich wie ein Kapellmeister, der dem Orchester vorsteht, aber auch mit seinem eigenen Instrument zum Konzert beitraegt. Zwei terminale Deletionen in der Keimbahn brachten weitere Hinweise auf die Koordinatorfunktion von x-erbB hoch a: Die eine verlor ein Gen fuer die Differenzierung von Pigmentzell-Vorlaeufern, behielt aber x-erB hoch a; die andere verlor beide Gene; ansonsten sind sie genetisch mit den Traegern erblich gut- und boesartiger Melanome identisch. Phaenotypisch sind sie gleich und bilden keine Melanome. Es zeigte sich, dass die in den Melanomen vorgefundene konzertierte Aktion von Expression und Ueberexpression der Determinanten der Krebsbildung incl. Inositollipid Turnover von x-erbB hoch a abhaengt, egal ob Tumoren gebildet werden oder nicht.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Chemische Fabrik Budenheim KG durchgeführt. Die weltweiten Phosphaterz-Vorkommen werden in den nächsten 100 bis 300 Jahren erschöpft sein. Strategien zur Minimierung des Phosphateinsatzes und des Phosphatrecyclings aus ungenutzten Phosphor-Abfallströmen müssen daher entwickelt werden. Wir haben mit Partnern bereits einen Prozess erarbeitet, um kurzkettiges Polyphosphat (Kettenlänge kleiner als 40 Untereinheiten) aus dem ungenutzten Phosphor-Abfallstrom Rapsschrot-Presskuchen herzustellen. In MeY4bioPP wird dieser Prozess durch genetische Optimierung des produzierenden Saccharomyces cerevisiae-Stamms wirtschaftlich tragbar gestaltet. Das Ziel wird die Produktion von langkettigem Polyphosphat (Kettenlänge größer als 60 Untereinheiten) mit hohem Ertrag und bisher unerreicht hohem Anteil an der Biomasse sein. Die genetische Optimierung umfasst a) zielgerichtete Deletion oder Überexprimierung von Enzymen des Polyphosphat-Stoffwechsels, b) das Screening einer Einzel-Gen-Deletions-Stammsammlung und c) Globales Transkriptionsmaschinerie Engineering, um gleichzeitig die Expressionsstärke vieler Gene zu modifizieren. Zusätzlich werden potentielle Anwendungen und Zielindustrien für langkettiges Polyphosphat identifiziert. Der Projektverbund besteht aus der Arbeitsgruppe Blank am Institut für angewandte Mikrobiologie - iAMB der RWTH Aachen (Deutschland) und der Chemischen Fabrik Budenheim (Budenheim in Deutschland). Mit dem MeY4bioPP Prozess wäre es erstmalig möglich finanziell tragbar und bio-basiert das neue Produkt langkettiges Polyphosphat herzustellen.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH University Aachen, Institut für Angewandte Mikrobiologie, Lehrstuhl für Angewandte Mikrobiologie durchgeführt. Die weltweiten Phosphaterz-Vorkommen werden in den nächsten 100 bis 300 Jahren erschöpft sein. Strategien zur Minimierung des Phosphateinsatzes und des Phosphatrecyclings aus ungenutzten Phosphor-Abfallströmen müssen daher entwickelt werden. Wir haben mit Partnern bereits einen Prozess erarbeitet, um kurzkettiges Polyphosphat (Kettenlänge kleiner als 40 Untereinheiten) aus dem ungenutzten Phosphor-Abfallstrom Rapsschrot-Presskuchen herzustellen. In MeY4bioPP wird dieser Prozess durch genetische Optimierung des produzierenden Saccharomyces cerevisiae-Stamms wirtschaftlich tragbar gestaltet. Das Ziel wird die Produktion von langkettigem Polyphosphat (Kettenlänge größer als 60 Untereinheiten) mit hohem Ertrag und bisher unerreicht hohem Anteil an der Biomasse sein. Die genetische Optimierung umfasst a) zielgerichtete Deletion oder Überexprimierung von Enzymen des Polyphosphat-Stoffwechsels, b) das Screening einer Einzel-Gen-Deletions-Stammsammlung und c) Globales Transkriptionsmaschinerie Engineering, um gleichzeitig die Expressionsstärke vieler Gene zu modifizieren. Zusätzlich werden potentielle Anwendungen und Zielindustrien für langkettiges Polyphosphat identifiziert. Der Projektverbund besteht aus der Arbeitsgruppe Blank am Institut für angewandte Mikrobiologie - iAMB der RWTH Aachen (Deutschland) und der Chemischen Fabrik Budenheim (Budenheim in Deutschland). Mit dem MeY4bioPP Prozess wäre es erstmalig möglich finanziell tragbar und bio-basiert das neue Produkt langkettiges Polyphosphat herzustellen.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Molekulare Biowissenschaften durchgeführt. RhabdoFerm nutzt die Fähigkeit von Bakterien der Gattungen Photorhabdus und Xenorhabdus zur Produktion von Naturstoffen und entwickelt spezielle Stämme beider Bakterienarten, die eine ökonomische und nachhaltige Produktion wertvoller Naturstoffe aus Gram-negativen Bakterien erlauben. Damit werden die so erzeugten Stämme komplementär zu bereits etablierten Produktionsstämmen insbesondere für Biosynthese Gencluster aus GC-reichen Mikroorganismen (z.B. Streptomyceten oder Pseudomonaden) sein. Ziel von RhabdoFerm ist: (i) Die Reduktion der Genome von drei Modellstämmen um größer als 10% durch Identifizierung und Deletion aller Gene, die nicht relevant für die Naturstoff Produktion sind. (ii) Die Deletion aller eigenen Naturstoff Biosynthese Gencluster in diesen Modellstämmen, um eine stark vereinfachte Isolierung der Naturstoffe zu ermöglichen. (iii) Die Entwicklung eines günstigen Produktionsmediums basierend auf Reststoff-Strömen, um so die Produktionskosten für Naturstoffe weiter zu reduzieren. (iv) Die Nutzung der optimierten Stämme und optimierten Wachstumsbedingungen, um pharmazeutisch und biotechnologisch relevante Naturstoffe als Proof-of-concept zu produzieren.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. RhabdoFerm nutzt die Fähigkeit von Bakterien der Gattungen Photorhabdus und Xenorhabdus zur Produktion von Naturstoffen und entwickelt spezielle Stämme beider Bakterienarten, die eine ökonomische und nachhaltige Produktion wertvoller Naturstoffe aus Gram-negativen Bakterien erlauben. Damit werden die so erzeugten Stämme komplementär zu bereits etablierten Produktionsstämmen insbesondere für Biosynthese Gencluster aus GC-reichen Mikroorganismen (z.B. Streptomyceten oder Pseudomonaden) sein. Ziel von RhabdoFerm ist: (i) Die Reduktion der Genome von drei Modellstämmen um größer als 10% durch Identifizierung und Deletion aller Gene, die nicht relevant für die Naturstoff Produktion sind. (ii) Die Deletion aller eigenen Naturstoff Biosynthese Gencluster in diesen Modellstämmen, um eine stark vereinfachte Isolierung der Naturstoffe zu ermöglichen. (iii) Die Entwicklung eines günstigen Produktionsmediums basierend auf Reststoff-Strömen, um so die Produktionskosten für Naturstoffe weiter zu reduzieren. (iv) Die Nutzung der optimierten Stämme und optimierten Wachstumsbedingungen, um pharmazeutisch und biotechnologisch relevante Naturstoffe als Proof-of-concept zu produzieren.
Das Projekt "Teil II" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Osnabrück, Abteilung Mikrobiologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist, den Einfluss des Bodentyps, von organischem Dünger sowie der Einarbeitung von belasteten Pflanzenresten in den Boden für die Aufnahme und Verteilung von Salmonella enterica und enterohämorrhagischen Escherichia coli (EHEC) in die Nutzpflanzen aufzuklären. Die Ziele des Vorhabens sind in drei Gruppen unterteilt: i) Etablierung von Methoden für den spezifischen Nachweis von Salmonella und EHEC in pflanzlichen Geweben und im Boden; ii) Untersuchung von Faktoren die den Umfang der Besiedlung von Nutzpflanzen mit Humanpathogenen beeinflussen. Aufgrund der bestehenden Gefährdung für den Verbraucher wird die Besiedelung von Kopfsalat und Feldsalat untersucht; und iii) Risikoeinschätzung für den Verbraucher. In dem Teilvorhaben wird die Bedeutung der genetischen Ausstattung von Salmonella enterica und EHEC bei der Kolonisierung von Pflanzen und der Übertragung über pflanzliche Lebensmittel untersucht. Dabei soll die Rolle von diversen Adhäsionsfaktoren durch gezielte Deletion oder experimentell kontrollierte Expression analysiert werden. Kolonisierung von Wurzel- und Blattgewebe, Biofilmbildung und Persistenz werden dabei quantifiziert (AP2). Der Effekt des Kontakts von S. enterica mit Pflanzengeweben wird über die Veränderungen des Transkriptoms bestimmt. Eine Kollektion von S. enterica Deletionsmutanten wird mit Plasmiden zur Expression von GFP oder dsRed markiert und deren Verbreitung in der Pflanze wird durch konfokale Fluoreszenzmikroskopie mit der von Wildtypstämmen vergleichen (AP3). Die Daten zum Zusammenhang zwischen genetischer Ausstattung von S. enterica und EHEC Stämmen und der Übertragungen durch pflanzliche Lebensmittel stellen einen Faktor der Risikoeinschätzung dar (AP4).
Das Projekt "Bioraffinerien: 'Biotechnologische Synthese von Lignin-Monomeren als Ausgangsmaterialien für formaldehyd-freie Polymere'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Institut für Pharmazie, Arbeitsgruppe Aufarbeitung biotechnischer Produkte durchgeführt. Im Rahmen dieses Projektes soll die biotechnologische Synthese von Verbindungen realisiert werden, die formaldehyd-haltige Bindemittel ersetzen können. Zur Umsetzung der Projektziele sollen in einen gut etablierten Produktionsstamm oder alternativ in das genetisch gut zugängliche Bakterium E. coli, pflanzliche Gene eingefügt werden, um aus Vorstufen die Zielprodukte synthetisieren zu können. Die intrazelluläre Konzentration zentraler Metaboliten soll gemessen und Maßnahmen zur Optimierung der Produktausbeute vorgenommen werden (Deletion oder Überexpression von Genen des Zentralmetabolismus). Dadurch sollen die Grundlagen für weitere Arbeiten gelegt werden, in denen die Produktion des Zielprodukts und verwandter Moleküle optimiert wird (etwa mittels Metabolic Engineering).
Das Projekt "BioIndustrie2021 - Biokatalyse2021: Teilvorhaben 1 und 2: Neue Bacillus Expressionssysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stern-Enzym GmbH & Co. KG durchgeführt. Gegenstand dieses Verbundprojektes ist es, neue, verbesserte Expressionssysteme zur industriellen Anwendung auf Basis des Gram-positiven Bakteriums Bacillus subtilis und darauf abgestimmte Fermentationsverfahren zu entwickeln. In diesem Teilprojekt stehen die Optimierung eines Phosphat-regulierten (pstS) - Expressionssystems sowie die Entwicklung eines C-Kataboliten-Niedrigtemperatur-Expressionssystems im Mittelpunkt. Es soll geprüft werden, ob eine Mutation in der putativen Spo0A-Binderegion im abrB-Promotorbereich eine Erhöhung des AbrB-Levels ermöglicht, um eine verstärkte phoPR Expression und damit Induktion des pstS-Promotors unter substratlimitierten Hochzelldichte-Fermentationsbedingungen zu erzielen. Durch markerfreie Deletion von Genen, die für prozesskritische extrazelluläre Proteine kodieren, soll das Downstream Processing der bevorzugt sekretierten Enzyme unterstützt und dadurch eine verbesserte Ausbeute erzielt werden. Für beide Expressionssysteme sollen geeignete Fed-batch-Fermentationsstrategie entwickelt werden. Schließlich soll geprüft werden, ob Oszillationen in der Phosphatverfügbarkeit im Fütterungsmedium zu einer länger anhaltenden Aktivität des pstS-Promotors unter Fed-batch-Fermentationsbedingungen und somit zu einer höheren Ausbeute führen. Ein Scale up von ausgewählten Verfahren dieses Teilprojekts wird durch die TUHH übernommen. Reinigungsverfahren, Aktivitäts- und Qualitätsbestimmungen sowie Applikationstests mit den überproduzierten Enzymen werden durch Stern-Enzym durchgeführt. Die im Rahmen dieses Teilprojektes entwickelten B. subtilis Expressionssysteme und Fermentationsstrategien werden für die Überproduktion von ausgewählten technischen Enzymen der Stern-Enzym GmbH (u.a. Amylasen, Xylanasen und Branchingenzyme) getestet. Darüber hinaus stehen die hier entwickelten Wirts-Vektor-Systeme und Verfahren den anderen Projektpartnern des Clusters BIOKATALYSE2021 für akademische Zwecke frei zur Verfügung.
Das Projekt "GABI RYE-FROST: Nutzung der allelischen und phänotypischen Diversität für Frosttoleranz in Winterroggen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Pflanzenzüchtung durchgeführt. Roggen (Secale cereale L.) ist unter den kleinkörnigen Getreidearten diejenige mit der höchsten Frosttoleranz und daher sehr gut als Modellobjekt zur Erforschung der genetischen Grundlagen der Frosttoleranz geeignet. Das Projekt erforscht die allelische und phänotypische Diversität für Frosttoleranz in Roggen - eine wichtige Voraussetzung für die genetische Verbesserung dieses Merkmals. Die Projektziele sind daher i) die Untersuchung der genetischen Grundlagen der Frosttoleranz in Roggen, ii) die Analyse von Kandidatengenen, die an der Ausprägung der Frosttoleranz beteiligt sind auf DNA-Sequenzebene, iii) die Bestimmung des Kopplungsungleichgewichts innerhalb und zwischen Kandidatengenen, iv) die Nutzung der Sequenzinformationen in einer Kandidatengen-basierten Assoziationskartierung, und v) die Identifizierung vorteilhafter Allele zur Entwicklung von molekularen Markern für die markergestützte Selektion von Roggenzuchtmaterial. Das untersuchte Pflanzenmaterial besteht aus vier osteuropäischen Populationen und einer mitteleuropäischen Population. Da Roggenpopulationen in der Regel selbstinkompatibel sind wurden 15-68 Pflanzen je Population auf eine selbstkompatible Inzuchtlinie ausgekreuzt. In den insgesamt 201 heterozygoten S0-Pflanzen ist damit jeweils ein Gamet der Ausgangspopulationen repräsentiert. Dies erleichtert die Bestimmung der Haplotypen auf DNA-Ebene. Die S0-Pflanzen wurden geselbstet um S1- bzw. S1:2-Pflanzen zu erhalten. Diese wurden über drei Jahre in mehreren Feldversuchen in Osteuropa und Kanada sowie in einer semi-kontrollierten Umwelt und in Klimakammern auf Frosttoleranz getestet. Insgesamt wurden zwölf Kandidatengene in den 201 S0-Pflanzen sequenziert und die Sequenzdiversität bestimmt. Roggen zeichnet sich durch eine hohe Sequenzdiversität aus und es wurden für die zwölf Kandidatengene 170 DNA-Sequenzpolymorphismen in Form von 161 SNPs ('single nucleotide polymorphisms') und 9 kurzen Insertionen/Deletion mit einer Allelfrequenz kleiner 0,05 gefunden. Es wurde festgestellt, dass das Kopplungsungleichgewicht in Roggen innerhalb weniger hundert Basenpaare abgebaut wird. Da Roggen ein Fremdbefruchter ist, waren diese Befunde zu erwarten. Die phänotypischen Daten der Roggenpopulationen wurden varianzanalytisch verrechnet und zusammen mit den DNA-Sequenzen in einer Kandidatengen-basierten Assoziationskartierung analysiert. Für mehrere SNPs wurde eine Assoziation mit dem Merkmal Frosttoleranz in den drei Phänotypisierungsplattformen gefunden. In weiteren Analysen sollen die allelischen Effekte der SNPs sowie die mögliche Interaktion zwischen Genen genauer untersucht werden. Für die markergestützte Selektion sollen vorteilhafte Allele der Kandidatengene identifiziert werden. In einer genomweiten Assoziationsstudie soll außerdem mit einem SNP Genotypisierungsarray mit über 5000 SNP-Markern, der im Projekt GABI RYE-EXPRESS entwickelt wurde, nach weiteren Genomregionen gesucht werden, die Frosttoleranz beeinflussen.
Das Projekt "Die 'Common Deletion': eine mitochondriale DNS-Mutation als Biomarker für umweltinduzierte Hautalterung?" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IUF - Leibniz-Institut für umweltmedizinische Forschung GmbH durchgeführt. Auf molekularer Ebene ist eine besondere Mutation der mitochondrialen DNA, die so genannte 'Common Deletion', von Bedeutung für die vorzeitige Hautalterung. Die Common Deletion ist eine 4977 Basenpaare lange Deletion des mitochondrialen Genoms, welche die Energieversorgung der Zellen beeinträchtigen, und somit möglicherweise zu beschleunigter Hautalterung beitragen kann. In mehreren Studien konnten wir zeigen, dass die Common Deletion gehäuft in lichtgealterter, bzw. lichtgeschädigter Haut auftritt, und dass sie in vitro in menschlichen Zellkulturen, und in vivo in der menschlichen Gesäßhaut durch wiederholte Bestrahlung mit UVA induziert werden kann. Zudem konnten wir in diesem Jahr erstmals zeigen, dass sogar die Benutzung von Sonnenbänken zu einer signifikanten Erhöhung des Common Deletion Gehaltes in zuvor unbestrahlter menschlicher Haut führte und dass die Haut von Rauchern ebenfalls erhöhte Common Deletion Level aufweist. Aufbauend auf den bisherigen Ergebnissen soll in diesem Projekt nun der direkte Zusammenhang zwischen ausgewählten klinischen Symptomen der extrinsischen Hautalterung und der Menge Common Deletion untersucht werden. Es wird untersucht, ob die Common Deletion ein Biomarker für extrinsisch gealterte Haut ist. Hierzu werden typische Symptome extrinsisch gealterter Haut ausgewählt, und es wird geprüft, ob diese Symptome mit einer erhöhten Menge Common Deletion korrelieren. Da die Suszeptibilität gegenüber Umweltnoxen durch individuelle genetische Polymorphismen erhöht werden kann, werden Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) in Genen, von denen bekannt ist, dass sie am Prozess der Hautalterung beteiligt sind, untersucht. Sie werden mit der Menge Common Deletion und den typischen Kennzeichen extrinsischer Hautalterung korreliert. Umweltinduzierte Hautalterungsprozesse sollen in vergleichenden Untersuchungen der Haut von Kaukasiern und Japanern quantitativ und qualitativ erfasst werden, um zu eruieren, in wieweit sie sich bei diesen beiden ethnischen Gruppen unterscheiden. Zudem wird analysiert, ob Partikelbildung zu einem gehäuften Auftreten der 'Common Deletion' führt.
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| Bund | 21 |
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| offen | 21 |
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| Keine | 16 |
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| Boden | 11 |
| Lebewesen & Lebensräume | 21 |
| Luft | 11 |
| Mensch & Umwelt | 21 |
| Wasser | 9 |
| Weitere | 21 |