Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen durchgeführt. 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 "Entwicklung von Biosensoren fuer Substrate von Oxidoreduktasen durch Kopplung von Coenzymen und redoxaktiven Mediatoren an leitende Polymere, Halbleiter und Metalle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Chemie, Lehrstuhl für Allgemeine Chemie und Biochemie durchgeführt. Zur Entwicklung von amperometrischen Enzymelektroden sollen Enzyme und Coenzyme homoeopolar auf Metalloberflaechen gebunden werden. Die Realisierung eines 'Redox-fets' soll auf der Basis von frueher erarbeiteten Grundlagen durch Immobilisierung von Enzymen auf schaltbar kontaktierten platinierten Gateoberflaechen mit Maeanderstruktur erfolgen. Die Immobilisierung von Enzymen und kovalenten Enzym-Coenzym-Komplexen an funktionalisiertes Polypyrol soll zu Dehydrogenase-Elektroden fuehren. Eine Kombination von elektrochemischen Methoden (Cyclovoltammetrie, Impedanzspektrometrie) mit spektrophotometrischen Messungen sowie die Computersimulation zur Optimierung der Anpassung von Biomolekuel und funktionalisiertem Transducer soll die Untersuchungen unterstuetzen. Erwartet werden einerseits Erkenntnisse ueber Elektrodenvorgaenge und den Elektronentransport in Proteinen, andererseits praktisch anwendbare Enzymelektroden fuer Prozesskontrolle und Biomedizin.
Das Projekt "Automatisierbarer Mikrosensor zur Bestimmung von Pflanzengiften (Herbiziden) auf der Basis von Bestandteilen des pflanzlichen Photosyntheseapparates" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ADW - Zentralinstitut für Molekularbiologie durchgeführt. Die Entwicklung kostenguenstiger, automatisierbarer Mikrosensoren zum quantitativen Nachweis von Herbiziden und weiteren die Photosynthese hemmenden Verbindungen gehoert zu den Schwerpunkten der Umweltanalyse. Der lichtinduzierte Ladungstransfer im Photosystem II (bzw seiner Bestandteile) fuehrt zu einer elektrochemisch nachweisbaren Ladungstrennung. Zur Entwicklung eines Messsystems wird die Beeinflussung des Elektronentransfers durch Schadstoffe ueber die photovoltaische Antwort quantitativ erfasst. Dazu sind Verfahren zu erarbeiten, die einen mehrfachen Einsatz des Sensorelements zur Messung ermoeglichen. Grundlegende Untersuchungen sind gerichtet auf die Verbesserung der Kopplung orientierter Photosystem II Partikel an leitfaehige Unterlagen sowie auf die quantitative und qualitative Charakterisierung des Elektronentransfers.
Das Projekt "Genetische und funktionelle Charakterisierung der Ferredoxine aus Cyanobakterien - Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Botanisches Institut und Botanischer Garten durchgeführt. Das Projekt befasst sich mit Redoxproteinen, insbesondere 'pflanzlichen' Ferredoxinen, die eine Schluesselfunktion als Elektronenuebertraeger in der Photosynthese, Stickstoffassimilation und Stickstoffixierung der Cyanobakterien haben. Durch gezielte in vitro Mutagenese und Aktivitaetsmessungen, unterstuetzt von kristallographischen Daten, werden Domaenen rekombinanter Proteine identifiziert, die essentiell fuer die Protein-Protein Wechselwirkung und dem damit verbundenen Elektronentransfer sind. Interagierende Proteine sind das Ferredoxin-Bindungsprotein von Photosystem I, die Nitratreduktase, die Nitritreduktase, die Glutamatsynthase und die Nitrogenase-Reduktase. Genetische Analyse in vivo soll die in vitro erzielten Ergebnisse unterstuetzen.
Das Projekt "Photo- und Elektrochemische Untersuchungen von neuen Elektronenrelaismolekuelen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Physikalische Chemie durchgeführt. Neben dem Forschungsziel, die H2 und O2 - Produktion aus Wasser mit Licht zu verbessern, koennen die Ergebnisse der elektro- und photochemischen Untersuchungen der Relaisverbindungen auch fuer folgende interessante Einsatzgebiete herangezogen werden: Optische Displays (Reversible Reduktion dieser Verbindungen, wobei verschiedene Farben auftreten;) Lichtempfindliche Schichten (einige Verbindungen werden beim Bestrahlen in einer Gelatine-Matrix auf Papier blau, und beim Ansaeuern wieder farblos) und fuer optische Datenspeicherung. In Zeiten knapper werdender fossiler Brennstoffe und zunehmender Umweltbelastungen sucht man nach erneuerbaren Energietraegern, die bei der Verbrennung kein CO2 bilden (Treibhauseffekt). Eine optimale Loesung koennte Wasserstoff sein, der aus Wasser mit Sonnenenergie durch Photolyse produziert wird. Bei seiner Verbrennung entsteht Wasser, das wieder gespalten werden koennte. Eine vielversprechende Methode fuer die photochemische Gewinnung von Wasserstoff besteht aus Loesungen mit folgenden Komponenten: Ein Farbstoff, der durch Licht angeregt wird und im angeregten Zustand ein Elektron abgeben will, eine Relaisverbindung, die dieses Elektron uebernimmt und zu einem Katalysator transferiert. Dort findet die Reduktion von Wasser zu Wasserstoff statt. Der Farbstoff soll sein Elektron vom Sauerstoff des Wassers zurueckerhalten. Diese Wasserspaltung in die Elemente wird schon seit einigen Jahren weltweit untersucht. Es sollen in diesem Projekt eine Reihe neuer Relaisverbindungen und Katalysatoren hergestellt und mit photochemischen und elektrochemischen Methoden untersucht, charakterisiert und in solchen Systemen getestet werden. ...