Das Projekt "Chitin: Biosynthese, Erkennung und Abbau; Transport Chitin-Oligomeren; Mycel-assoziierte Enzyme und -Proteine; Signalkaskaden; Kaliumkanal KcsA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Osnabrück, Angewandte Genetik für Mikrobiologie durchgeführt. Streptomyceten sind hoch differenzierte, mycelbildende Bakterien, die eine große Artenvielfalt aufweisen, in Erdproben ubiquitär in hoher Anzahl vorkommen, für die Humus- und Kompostbildung essentiell sind, eine wichtige Rolle beim Abbau und der Modifikation von vielen verschiedenen Biopolymeren und Xenobiotika spielen und somit für die Biokonversion eine essentielle Bedeutung haben. Sie synthetisieren ein riesiges Repertoire von chemisch unterschiedlichen Substanzen, die antibakteriell, fungizid oder cytostatisch wirken oder auch wachstumsfördernd für Pflanzen sein können. In der Abteilung 'Angewandte Genetik der Mikroorganismen' wurden neue Enzyme identifiziert, die als Biokatalysatoren (als Ersatz für Chemikalien) für den Abbau der beiden häufigsten Biopolymere-Cellulose und Chitin- wichtig sind und in Folge zur Akkumulation von Cellobiose bzw. Chitobiose führen. Die Bakterien nehmen diese Saccharide als Nahrungsquelle über spezifische ABC- und PTS- Transportsysteme auf, die vertiefend analysiert wurden. Die Charakteristika der entsprechenden Gene, deren Transkription sowie die Funktion von Genen für Regulator-Proteine und für ein neues Zwei-Komponenten-System werden mit Hilfe von zahlreichen Mutanten und Transformanten aufgeschlüsselt. Die Ergebnisse sind für bestimmte Prozesse in der Biotechnologie nutzbar. Mit genetischen, molekulargenetischen, und immunoelektronenmikroskopischen Methoden ließ sich zeigen, dass auf den Hyphen zahlreicher Streptomyceten Proteinkomplexe lokalisiert sind, die die Bindung an hochmolekulare Cellulose vermitteln. Die anschließende Signalkaskade wird untersucht. Weiterhin wurden Proteine identifiziert, die zu einem Netzwerk assemblieren, hochspezifisch an Chitinfasern binden und die Interaktion von Streptomyceten mit Chitinhaltigen Organismen einschließlich verschiedenen Pilzen vermitteln. Zusammen mit den biochemischen und genetischen Untersuchungen zur Chitin- Biosynthese und der Modifikation zu Chitosan werden grundlegende Prinzipien zur Bildung und Assemblierung von Polymerfibrillen aufgeschlüsselt. Diese Studien dienen dem Verständnis der Bildung von Biofilmen, der biologischen Kontrolle von Chitinhaltigen, pathogenen Organismen, dem Auffinden von neuen Inhibitoren und lieferten Einblicke zur Ökologie des Bodens. Weitere Ergebnisse sollen für die Herstellung und Modifikation von Biomaterialien genutzt werden, die in der Medizin und der Nanotechnologie Anwendung finden. In Streptomyceten wurde KcsA als der erste funktionelle, bakterielle Kalium-Ionenkanals entdeckt. Der Kanal besteht aus vier Protein-Untereinheiten und ist inzwischen das wichtigste Modellsystem, um generelle Prinzipien von Ionenkanälen aufzuklären. Die mit genetischen, mikrobiologischen, biochemischen und elektrophysiologischen Methoden durchgeführten Studien dienen dem Verständnis von Funktion, Struktur, Diversität und Evolution von Ionenkanälen bei Pro- und Eukaryoten. usw.