Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität Berlin, Institut für Pharmazie, Arbeitsgruppe Pharmakologie und Toxikologie durchgeführt. Ziel des Projektes ist die weiterführende Charakterisierung der im vorausgehenden Verbundprojekt identifizierten metabolisch kompetenten Hautmodelle im Vergleich zu Humanhaut. Insbesondere sollen die Studien die Datenlage zur Biotransformation vervollständigen. Die systematische Erweiterung der Erkenntnisse zur metabolischen Kompetenz der beiden geeigneten Hautmodelle ermöglicht die Prävalidierung des Comet-Assays als genotoxische Testmethode in diesen Testsystemen. Darüber hinaus werden im Verbundprojekt Transporterproteine, Enzyminduktion sowie DNA-Reparaturmechanismen näher untersucht. Von der FU Berlin wird in zwei Vollhautmodellen und Humanhaut zentral die Biotransformation der genotoxischen Industriechemikalie 2,4-Diaminotoluol untersucht, welche zu den prioritären Substanzen gehört, die im Comet-Assay positiv reagieren. Als zweiter Schwerpunkt werden parallel weitere, für die Metabolisierung relevante Enzyme und deren Aktivitäten vergleichend zu exzidierter Humanhaut charakterisiert. Die Bestimmung wichtiger Phase II Enzyme umfasst Glutathion-S-Transferasen, Sulfotransferasen, Steroid-5alpha-Reduktasen sowie Monoaminoxidasen.
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.