Das Projekt "Wechselwirkungen zwischen Blei und thiolhaltigen Substanzen bzw. Chelatbildnern: Glutathion, Cystein, EDTA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Tierärztliche Hochschule Hannover, Institut für Pharmakologie, Toxikologie und Pharmazie durchgeführt.
Das Projekt "Aquatische Pilze unter Schwermetalle- und Organika-Belastung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Fachbereich Biochemie,Biotechnologie, Institut für Biochemie durchgeführt. Pilze bestimmen neben Bakterien wesentlich das ökologische Leistungspotenzial im Lebensraum. Aquatische Hyphomyceten als wichtige Glieder der Nahrungsketten in Wässern wurden erstmals aus hoch schwermetallbelasteten Oberflächenwässern des ehemaligen Kupferschiefer-Bergbaugebietes Mansfelder Land beschrieben (UFZ, AG Grundwasser-Mikrobiologie, Leipzig-Halle, Dr. Schlosser und Dr. Krauß). Die dort vorhandene Sammlung von Isolaten ist die Grundlage gemeinsamer Untersuchungen zu biochemischen Toleranzmechanismen dieser komplex angepassten Organismen (weitere Kooperation: Prof. Bärlocher, Dr. J. Ehrmann, Mount-Allsion-University, Sackville, Kanada). Zwei Heliscus lugdunensis-Stämme, isoliert aus einem hoch belasteten und einem moderat belasteten Standort, zeigen deutlich unterschiedliche physiologisch-biochemische Merkmale unter Cd-Exposition (Schwermetallbiosorption und -akkumulation, Enzyme mit Relevanz zum zellulären Redox-Status, Gehalt an GSH und seiner Präkursoren). Der Gehalt an Glutathion, einem multifunktionellen Metaboliten mit zentraler Bedeutung für die Bewältigung von Umweltstress, ist erhöht. Phytochelatin (PC 2) wird in unterschiedlichem Maße induziert. Die Bereitstellung von Sulfat für die Pilz-Zellen ist offensichtlich essenziell. Experimentelle Schlussfolgerungen sind aus der Zunahme des zellulären Sulfid-Pools zu ziehen. Diese physiologisch-biochemischen Merkmale, zusammen mit deutlichen Unterschieden in der Morphologie der Konidiosporen, deuten darauf hin, dass beide Stämme unterschiedliche Ökotypen repräsentieren. Ein schwermetalltoleranter Heliscus lugdunensis-Stamm zeigt die Angebote an 1-Naphthol einen ausgeprägten Phase-II-Fremdstoffmetabolismus, mit 1-Methoxynaohthalen und 1-Naphthylsulfat als Biotransformationsprodukte. UDP-Glucuronyltransferase (mikrosomal)und UDP-Glucosyltransferase (cytosolisch) wurden charakterisiert (Kooperation: Dr. K. Grancharov, Prof. Golovinsky, Bulgarische Akademie der Wissenschaften, Institut für Molekularbiologie, Sofia). Ziel der Untersuchungen sind Einblicke in physiologisch-biochemische Anpassungsstrategien an Schwermetalle im Schwefel- und Glutathion-Metabolismus aquatischer Hyphomyceten.
Das Projekt "Entgiftung von Peroxiden in Fichtennadeln am Schwerpunktstandort Kalkalpen (Wank)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung, Fraunhofer-Institut für Atmosphärische Umweltforschung durchgeführt. Im Untersuchungsgebiet Wank (Bayerische Kalkalpen) sollen Arbeiten zu Stoffwechselveraenderungen fortgesetzt werden, die Nadelverluste der Fichte bewirken. Insbesondere soll die Entgiftungskapazitaet der Nadel gegenueber Luftschadstoffen bestimmt und eine Korrelation zur Schadklasse des Baumes hergestellt werden. Ferner soll der Bedeutung eventueller extracellulaerer Abwehrsysteme nachgegangen werden sowie deren moeglicher Schaedigung. Letztlich soll eine moegliche Kombinationswirkung von Schadstoffen und Witterungsereignissen (Frost) auf die Entgiftungsphysiologie der Nadel untersucht werden. Im wesentlichen sollen dabei an Nadelmaterial von Fichten des Wank-Hoehenprofils die pflanzlichen Schutzsubstrate und -enzyme wie zB Ascorbat, Glutathion, Peroxidase und Enzymaktivitaeten bestimmt werden. Fuer die Absicherung der Messergebnisse werden Wiederfindungsraten bestimmt. Insgesamt liefert das Vorhaben einen Beitrag zur Aufklaerung der Entgiftungsbiochemie der Fichte gegenueber Luftschadstoffbelastung.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Untersuchungen zum Einfluss transgener Pappeln auf die mit ihnen assoziierten Mykorrhizapilze in schwermetallhaltigen Boeden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Botanisches Institut, Lehrstuhl Physiologische Ökologie der Pflanzen durchgeführt. Glutathion bildet die Grundlage fuer die Synthese cysteinreicher Peptide, die einen wesentlichen Anteil an der Schwermetalltoleranz von Pflanzen haben. Transgene Aspen mit einer erhoehten Kapazitaet zur Snythese von Glutathion sollen daher auf ihr Potential hin untersucht werden, schwermetallreiche Boeden zu entgiften. Aspen sind fuer ihre Wasser- und Naehrsalzversorgung auf die Symbiose mit Bodenpilzen angewiesen (Mykorrhiza). Ihr Potential zur Bodenentgiftung haengt damit stark von ihrer Faehigkeit ab, im Freiland auch nach Transformation solche Symbiosen einzugehen. Da die gentechnische Veraenderung in den transgenen Aspen zu einem verstaerkten Schwefelbedarf sowie zu einer erhoehten Einlagerung von Schwermetallen in die Blaetter fuehrt, soll untersucht werden, ob (a) der erhoehte Schwefelbedarf der Pflanzen deren Mykorrhizierung veraendert, (b) die erhoehte Kapazitaet der transgenen Aspen Schwermetalle zu entgiften auch fuer mykorrhizierte Freilandpflanzen gilt, da die Pilzpartner selbst eine wichtige Rolle in der Schwermetalle uebernehmen koennen, (c) es unter Freilandbedingungen zu einem horizontalen Gentransfer von Aspen auf die assoziierten Ektomkorrhizapilze kommt.
Das Projekt "Veraenderungen im Schwefelhaushalt waehrend des Nadelaustriebs von Picea abies" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung, Fraunhofer-Institut für Atmosphärische Umweltforschung durchgeführt.
Das Projekt "EUROSILVA - Biochemische, physiologische und molekulare Grundlagen des Glutathionstoffwechsels in Pappeln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Forstbotanik und Baumphysiologie durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, zu ueberpruefen, (1) welche Konsequenzen eine erhoehte Aktivitaet der Glutathion-Reduktase oder der Glutathion-Synthetase fuer den antioxidativen Stoffwechsel in Pappeln hat und (2) ob eine erhoehte Aktivitaet dieser Enzyme auch zu einer erhoehten Toleranz von Pappeln fuer oxidativen Stress fuehrt. Hierzu sollen normale und transgene Pappeln mit erhoehter Aktivitaet dieser Enzyme des Glutathion-Metabolismus in Hinblick auf ihren antioxidativen Stoffwechsel und ihre Toleranz fuer Ozon als oxidativen Stressfaktor verglichen werden. Mit den Arbeiten sollen die Grundlagen dafuer gelegt werden zu klaeren, ob eine Erhoehung der Aktivitaet dieser Enzyme als ein wichtiges Ziel der Forstpflanzenzuechtung angesehen werden kann. Die Untersuchungen werden in Kooperation mit INRA, Versailles durchgefuehrt. Aufgabe von INRA, Versailles ist es, transgene Pappeln mit erhoehter Glutathion-Reduktase und Glutathion-Synthetase Aktivitaet zu zuechten. Von Seiten des Projektnehmers werden an normalen und transgenen Pappeln Untersuchungen zur Ozon-Toleranz, zum Glutathion-Gehalt und -Stoffwechsel, sowie zum Gehalt und zur Umsetzung von Ascorbat durchgefuehrt.
Das Projekt "Regulative Mechanismen intrazellulaerer Antioxidantien in Faser- und Staub-exponierten bronchoepithelialen Zellen in vitro, ex vivo und in vivo" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Berufsgenossenschaftliche Kliniken Bergmannsheil, Abteilung für Pneumologie, Allergologie und Schlafmedizin durchgeführt. Ziel der Studie ist es, die regulativen Mechanismen der Genexpression der wichtigsten Antioxidantien Cu++/Zn++ Superoxid-Dismutase (Cu/ZnSOD) der Mn Superoxid Dismutase (MnSOD) und der Katalase in Bezug 1 ) auf die verwendeten Fasern und Staeube (Krokydolith, Quarz (SiO2), Stein- und Basaltwolle) und die Expositionsdauer und 2) im Hinblick auf die sie positiv beeinflussenden Zytokine zu analysieren. Dazu sind folgende Untersuchungen geplant: a) in vitro Exposition kultivierter BEAS ZB Zellen mit steigenden Faser-/StaubKonzentrationen (24 h+48 h), b) Durchfuehrung der u.g. Tests in der in vivo gewonnenen bronchoalveolaeren Lavage (BAL) und an Bronchialschleimhautbiopsien (Patienten mit einer Anthrakosilikose, Asbeststaub-exponierte Patienten, nicht Faser-/Staub-Exponierte als Kontrolle), und c) ex vivo Kultivierung der gewonnenen alveolaeren Makrophagen (AM) und Exposition von BEAS 2B Zellen mit dem Ueberstand dieser AM. In den o.g. Proben sind folgende Messungen geplant: Bestimmung der Genexpression (Gen-Sonden: Cu/ZnSOD, MnSOD und Katalase) mittels Northern-Blot-Analysen (in vitro Faser-/Staub-exponierte BEAS 2B), in situ Hybridisierungen (Bronchialschleimhaut-Biopsien) und Durchfuehrung der semiquantitativen PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion) in den Biopsien ud den mit dem Ueberstand der AM exponierten BEAS 2B Zellen. Dazu ergaenzend sollen die folgenden Antioxidantien und Zytokine quantifiziert (ELISA) werden: Cu/ZnSOD, MnSOD, Katalase, IL1, IL8, TNFalpha (intrazellulaer in beiden BEAS 2B-Ansaetzen, BAL).
Das Projekt "Kanzerogene Inaktivierung durch Konjugierung mit Glutathion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung, Institut für Toxikologie und Biochemie, Abteilung für Toxikologie durchgeführt. Das Projekt zielt darauf ab, die Rolle der Glutathion-Konjugation in der Entgiftung hydrophober, elektrophiler Karzinogene in intakten Zellen zu klaeren. Dies geschieht in Monolayer-Kulturen etablierter Saeugetierzellen. Der Schwerpunkt liegt bei der Untersuchung der intrazellulaeren Entgiftung von Benz(a)pyrenmetaboliten. Die Kapazitaet der Zellen zur Glutathion-Konjugation wird durch Veraenderung des intrazellulaeren Glutathion-Spiegels modifiziert. Die folgenden Parameter werden untersucht: Bildung von Glutathion-Konjugation und anderen Inaktivierungsprodukten, Bindung der reaktiven Benz(a)pyrenmetabolite in DNS und der Art der gebildeten Addukte, Zytotoxizitaet und Mutagenese.
Das Projekt "Pflanzlicher Metabolismus von Xenobiotika" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fachgebiet Geobotanik durchgeführt. Pflanzen sind den verschiedensten Fremdstoffen ausgesetzt, u.a. auch den von Menschen eingesetzten Xenobiotika, die Bestandteile von Herbiziden, Insektiziden und Wachstumsregulatoren sind. Diese Xenobiotika werden häufig nach Konjugation mit dem Tripeptid Glutathion metabolisiert, kompartimentiert und damit physiologisch inaktiviert. Aber auch endogene Metabolite können in der Pflanze an Glutathion konjugiert und abgebaut werden. Die molekularen Komponenten des pflanzlichen Glutathion-Konjugat-Katabolismus und deren Funktionen sind allerdings noch wenig verstanden und sollen näher untersucht werden. Es ist vorgesehen, diesen metabolischen Weg in Saccharomyces cerevisiae zu modellieren. Die Hefe ist ein ideales System, um den Glutathion Konjugat-Abbau zu rekonstituieren und zu analysieren. Die gewonnenen Erkenntnisse werden zurück auf das Pflanzensystem übertragen. Zusätzliche Ziele sind die funktionellen Analysen der pflanzlichen Glutathion-S-Transferasen und der Phytochelatin-Synthase beim Konjugat-Metabolismus. Zu diesem Ziel werden durchgeführt: i) Expressionsanalysen in Hefe, um Substrat-Spezifitäten innerhalb der Familie der Glutathion-S-Transferasen zu charakterisieren; ii) pflanzengenetische Ansätze, um synthetisch erzeugte Mutanten in Abhängigkeit von der Funktion der Phytochelatin-Synthase zu erkennen; iii) Analyse des Schwefel-Metaboloms in Arabidopsis durch Einsatz von stabilen Schwefel-Isotope und ultrahochauflösender Massenspektroskopie, um die Änderungen in den Poolgrößen von Glutathion und seinen Derivaten zu verfolgen.
Das Projekt "Einfluss von Ozon und Trockenstress auf Kulturpflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Graz, Institut für Pflanzenphysiologie durchgeführt. Das vorliegende Forschungsvorhaben soll im Rahmen eines Projektpaketes durchgeführt werden, bei dem nationale und internationale Kooperationen in Form von Teilprojekten vorgesehen sind. Dabei soll anhand eines großen Begasungsversuches der kombinierte Einfluß von Ozon- und Trockenstreß auf Kulturpflanzen (Weizen, Buschbohne) analysiert werden. Der Forschungsschwerpunkt knüpft an Untersuchungsergebnisse des 'European Open Top Chambers Programmes (EOTCP)' an, welches sich im Zuge von Begasungsexperimenten mit den Auswirkungen von singulärem Ozoneinfluß auf Kulturpflanzen beschäftigt hat. Dieser Luftschadstoff führt bei Kulturpflanzen zu Wachstumsverminderungen und folglich zu Ertragseinbußen. Allerdings sind singuläre Ursachen für Störungen nur in den seltensten Fallen zutreffend, vielmehr sind es Stressorenkomplexe, die am natürlichen Standort vorherrschen und auf den pflanzlichen Organismus wirken. Somit besteht ein dringlicher Forschungsbedarf, sogenannte 'modifizierende' Faktoren, die das Reaktions- bzw. Streßverhalten einer Pflanze auf den primären Stressor Ozon beeinflussen, in zukünftige Untersuchungen miteinzubeziehen. Neben dem Faktor Trockenheit will man auch die Annahme prüfen, ob einzelne Entwicklungsstadien der Kulturpflanzen sich in ihrem Reaktionsverhalten in Hinblick auf Streßeinwirkung unterscheiden. Weiters sollen unterschiedliche Varietäten auf ihre Sensibilität bzw. Resistenz jenen Stressoren gegenüber untersucht werden. Im Rahmen des vorliegenden Teilprojektes werden Komponenten des antioxidativen Schutzsystems der pflanzlichen Zelle analysiert. Dazu zählen neben einigen Enzymen (Peroxidasen, Superoxiddismutase) die Antioxidantien Ascorbinsäure, Glutathion und a -Tocopherol. Die Bildung von toxischen Sauerstoffspezies innerhalb der pflanzlichen Zelle und deren Entgiftung durch das antioxidative Schutzsystem stellt ein natürliches Stoffwechselgeschehen dar. Zusätzliche Umweltstressoren, die auf den pflanzlichen Organismus Einfluß nehmen, verursachen eine vermehrte Entstehung von phytotoxischen Sauerstoffverbindungen. Aktive Reaktionen auf diesen oxidativen Streß können anhand von erhöhten Antioxidantiengehalten detektiert werden. Vor allem Änderungen im Redoxzustand von Ascorbinsäure und Glutathion spiegeln einflußnehmenden oxidativen Streß wider. Die oben angeführten Streßenzyme sollen auch im Rahmen einer internationalen Kooperation molekularbiologisch analysiert werden. Eine Untersuchung der Chloroplastenpigmente, ihrer Gehalte und Relationen zueinander, soll ebenfalls durchgeführt werden. Streßeinfluß verursacht eine Verminderung oder Zerstörung photosyntethisch aktiver Chloroplastenpigmente, Verschiebungen von Pigmentgehalten untereinander geben Hinweise auf vorherrschenden oxidativen Streß. Die Arbeitshypothese besteht darin, daß sich vor allem der Faktor Strahlung wesentlich auf bereits durch oxidativen Streß geschwächte Pflanzen auswirken könnte.
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