Das Projekt "Teilvorhaben 2: Charakterisierung und Bewertung chemosensorischer Effekte von Leitsubstanzen der Emissionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsgesellschaft für Arbeitsphysiologie und Arbeitsschutz e.V. - Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund (IfADo) durchgeführt. Ziel dieses Teilprojektes ist es, die biologischen Grundlagen der chemosensorischen Effekte von Holzemissionen mit zellbiologischen Experimenten detailliert zu untersuchen (siehe AP2 in der GVB). Holzemissionen sind potentiell in der Lage sensorische Irritationen auszulösen. Der biologische Ausgangspunkt dieser Effekte ist die Interaktion der Holz-VOCs mit unterschiedlichen Rezeptoren des Nervus trigeminus, der u.a. die Schleimhäute der Nase und die Konjunktiva der Augen innerviert. Reizungen von Auge und Nase sind gesundheitsrelevante Effekte, deren Vermeidung bei der Regulation von Chemikalien in Innenräumen eine wesentliche Rolle spielt. Eine genaue Charakterisierung der biologischen Prozesse die diesen Effekten und ihrer Modulation bei anhaltenden Expositionen zugrunde liegen ist in der wissenschaftlichen Literatur bisher unzureichend untersucht um evidenzbasierte Empfehlungen abzugeben. Der Arbeitsplan orientiert sich an der schematischen Darstellung der fünf Arbeitspakete (AP; siehe Abb. 2 GVB) und gliedert sich in die beiden APs 2.2 (a-Pinen und andere Emissionen aus Kiefernholz) und 2.4 (weitere Leitsubstanzen; Hexanal, 2-Octenal, Furfural, Essigsäure). In beiden APs werden isolierte, primäre Trigeminusneuronen der Maus unter dem Ca-Imaging Mikroskop (Leica DMI6000 B) mit unterschiedlichen Konzentrationen der Holz-VOCs stimuliert und der Einstrom von Ca2+-Ionen gemessen. Es resultieren Konzentrations-Wirkungskurven, mit denen beschrieben kann, ob und wie Holz-VOCs gesundheitsrelevante, chemosensorische Effekte auslösen. In weiteren Experimenten wird geprüft, ob diese Responsivität durch zelluläre Sensitivierungsprozesse verändert wird. Hier werden die Ergebnisse der in vivo Studien der Projektpartner (UFZ und ZAUM) genutzt um relevante Mediatoren einer erhöhten Empfindlichkeit (z. B. proinflammatorische Zytokine) zu untersuchen. Mit dem ImageXpress® Micro XLS System wird untersucht, ob Holz-VOCs die Mikrostrukturen peripher Neurone direkt schädigen können.
Das Projekt "BioEnergie 2021: Entwicklung eines anaeroben Biotransformationsverfahrens zur Umsetzung von Lignocellulose zu Hexanol" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. Clostridien-basierte Fermentationsprozesse wurden schon früh für die industrielle Herstellung von Butanol und Aceton intensiv genutzt. Basierend auf diesen Fermentationsprozessen sollen im Projekt mittels Metablic Pathway Engineering effiziente anaerobe Produktionsstämme zur Herstellung von energetisch leicht gewinnbaren Alkoholen (im Speziellen von Hexanol) erstellt werden. Als Rohstoffbasis soll durch gezielte metabolische Veränderungen Cellulose und Lignocellulose als Rohstoff für die Herstellung von Biokraftstoffen erschlossen werden. Das Projekt stellt somit einen wesentlichen Beitrag zur Entschärfung der sich abzeichnenden Konkurrenzsituation zwischen Biokraftstoffgewinnung und Nahrungsmittelproduktion dar Unter den heute bekannten Clostridien-Arten finden sich sowohl Organismen mit der Fähigkeit der Hexanolfermentation wie auch des effizienten Abbaus von Cellulose. Im Vorhaben ist vorgesehen, die Hexanolbiosynthese in C. kluyveri genauer zu untersuchen+die hierfür verantwortlichen Gene zu isolieren. Mittels Metabolic Pathway Engineering sollen dann die isolierten Gene in C. acetobutylicum und/oder C. cellulyticum funktionell zur Hexanolfermentation exprimiert werden. Parallel zu den Arbeiten an der Hexanol-Biosynthese soll im Projekt der effiziente Abbau von Cellulose durch die Organismen verbessert werden. C cellulyticum ist heute als guter Cellulose abbauender Mikroorganismus schon bekannt, C. acetobutylicum besitzt hierfür die genetische Veranlagung (Cellusome Operon)