Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Krebsforschungszentrum - Stiftung des öffentlichen Rechts durchgeführt. Das solare Spektrum enthält unterschiedliche spektrale Komponenten: UVA, -B, sichtbares Licht und Infrarot, die jeweils ein unterschiedliches biologisches Wirk- und Schädigungsprofil aufweisen. Für das Verständnis der schädlichen Wirkung für den Menschen und für eine daraus resultierende relevante Risikoabschätzung ist es essentiell, die kombinierte Aktion von UV- bis IR-Strahlung in ihrer biologischen Wirksamkeit in Modellsystemen der Haut zu untersuchen. Durch die Analyse unterschiedlicher Parameter in 2D- wie auch in speziellen, Gewebe-relevanten 3D-organotypischen Kulturen zur Identifizierung und Langzeitregeneration der epidermalen Stammzellen und der in vivo Maushaut soll es ermöglicht werden, die Wirkmechanismen kombinierter Strahlung auf zellulärer und (epi)-genetischer Ebene aufzuklären. Dafür wird eine kombinierte und bezüglich UVA und -B Strahlenintensität variable Strahlenquelle für alle AGs entwickelt. Die Forschungsschwerpunkte der Verbundpartner sind: Gewebe- und Telomerregulation (AG1); epigenetische Kontrolle zellulärer Funktionen auf DNA- bzw. Histon-Ebene (AG2); IR-Signaling / Mitochondrienintegrität und AhR-Signaling (AG3); DNA Reparatur und Damage Signaling (AG 4).Die enge Zusammenarbeit der interdisziplinär aufgestellten AGs schafft Synergieeffekte, die neben der wissenschaftlichen Diskussion den Austausch von Methoden und Materialien, gemeinsame Publikationen sowie die Ausbildung von Nachwuchswissenschaftlern betreffen.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Elbe Kliniken Stade-Buxtehude GmbH durchgeführt. Das solare Spektrum enthält unterschiedliche spektrale Komponenten: UVA, -B, sichtbares Licht und Infrarot, die jeweils ein unterschiedliches biologisches Wirk- und Schädigungsprofil aufweisen. Für das Verständnis der schädlichen Wirkung für den Menschen und für eine daraus resultierende relevante Risikoabschätzung ist es essentiell, die kombinierte Aktion von UV- bis IR-Strahlung in ihrer biologischen Wirksamkeit in Modellsystemen der Haut zu untersuchen. Durch die Analyse unterschiedlicher Parameter in 2D- wie auch in speziellen, Gewebe-relevanten 3D-organotypischen Kulturen zur Identifizierung und Langzeitregeneration der epidermalen Stammzellen und der in vivo Maushaut soll es ermöglicht werden, die Wirkmechanismen kombinierter Strahlung auf zellulärer und (epi)-genetischer Ebene aufzuklären. Dafür wird eine kombinierte und bezüglich UVA und -B Strahlenintensität variable Strahlenquelle für alle AGs entwickelt. Die Forschungsschwerpunkte der Verbundpartner sind: Gewebe- und Telomerregulation (AG1); epigenetische Kontrolle zellulärer Funktionen auf DNA- bzw. Histon-Ebene (AG2); IR-Signaling / Mitochondrienintegrität und AhR-Signaling (AG3); DNA Reparatur und Damage Signaling (AG 4) Die enge Zusammenarbeit der interdisziplinär aufgestellten AGs schafft Synergieeffekte, die neben der wissenschaftlichen Diskussion den Austausch von Methoden und Materialien, gemeinsame Publikationen sowie die Ausbildung von Nachwuchswissenschaftlern betreffen.
Das Projekt "Untersuchung zur Wirkung von Substanzen auf die Ultrastruktur von Wirtszelle und Parasit bei Coccidien in Zellkultur" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Zoologie durchgeführt. Mit Hilfe von licht- und elektronenmikroskopischen Verfahren wird die Auswirkung bestimmter chemischer Substanzen (Kokzidiostatika) auf die Ultrastruktur der Parasitenstadien (Mitochondrien, Endoplasmatisches Retikulum, sekretorische Organellen der Sporozoiten und Merozoiten oder die Gametenbildung, Makro- und Mikrogameten) untersucht. Zusaetzlich wird die Parasitenentwicklung und der Effekt von substanzen auf Parasit und Wirtszelle im Videomikroskop in 'real time' aufgezeichnet und dokumentiert.
Das Projekt "Lokalisation der toxischen Metalle Blei und Cadmium in Pflanzenzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Institut für Allgemeine Botanik und Botanischer Garten durchgeführt. Lebenden bzw. vorher fixierten Pflanzen bzw. Pflanzenteilen wird Blei bzw. Cadmium in unterschiedlichen Konzentrationen unterschiedlich lang angeboten. Die eingedrungenen und gefaellten Metalle werden elektronenmikroskopisch und unter Zuhilfenahme einer EDAX-Mikrosonde bzw. eines Laser-Mass-Analyzers (LAMMA) lokalisiert und charakterisiert. Ueber die Lokalisation der toxischen Schwermetalle Blei und Cadmium in Pflanzenzellen liegen bisher wenige Angaben vor. Um die Wirkungsmechanismen der Schwermetalle besser als bisher verstehen zu koennen, erscheint es notwendig, die Lokalisation eingebrachter Schwermetalle zu untersuchen. Damit werden praezisere Aussagen ueber die Entgiftungsmechanismen und Schaeden moeglich. Vorlaeufige eigene elektronenmikroskopische Untersuchungen lassen erkennen, dass das wenige Blei, das in Zellen ueberhaupt eindringt, ueber die Dictyosomen und ueber Vesikel des endoplasmatischen Retikulums entweder in Vakuolen geschleust oder wieder nach aussen transportiert wird. Die Huellen der Mitochondrien und Plastiden scheinen auch als Filter zu wirken, da in diesen Kompartimenten hoehere Konzentrationen als im Inneren der erwaehnten Organellen anfallen. Eventuell wird vor energiereichen Metaboliten an diesen Reaktionsorten Phosphorsaeure durch zelleigene Phosphatasen abgespalten, was zu einer Fuellung der Bleiionen als Bleiphosphat fuehrt. Das anfallende schwerloesliche Bleiphosphat wird dann an Orte transportiert, an denen es weniger Schaden anrichten kann.
Das Projekt "Molekulare Ursachen der cytoplasmatisch-kerngenischen männlichen Sterilität beim PET2-Plasma der Sonnenblume (Helianthus annuus L.)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Institut für Biowissenschaften, Abteilung Pflanzenphysiologie durchgeführt. Im Hinblick auf die Ursache der cytoplasmatisch-kerngenischen männlichen Sterilität beim PET2-Plasma konnte sowohl ein neuer offener Leserahmen orf288 identifiziert werden, der für ein 10,6-kDa-Protein mit einer potentiellen Transmembrandomäne kodiert, als auch ein zusätzliches 5'-deletiertes atp9 Gen (orf231). Der orf288 wird in Blättern der männlich sterilen Pflanzen (PET2) und der fertilitätsrestaurierten Hybride exprimiert. Bei der Überexpression des orf288 in E. coli erwies sich dieser als cytotoxisch, ebenso der orf231. Es muss geklärt werden, ob der orf288 für das spezifische 12,4-kDa-Protein im PET2-Plasma kodiert. Außerdem sind für die Wirkungsweise die Lokalisation innerhalb der Mitochondrien und eine mögliche Assoziation mit anderen mitochondrialen Proteinkomplexen von Bedeutung. Zudem muss der Einfluss des Restorergens RfPET2 auf die Transkription und Expression des Genprodukts des orf288 und/oder des orf231 in den Blüten untersucht werden. Über die Transformation von Tabak mit einem Konstrukt zur antherenspezifischen Expression des orf288 und/oder orf231 soll der ursächliche Zusammenhang zwischen der männlichen Sterilität und diesen orfs erbracht werden.
Das Projekt "Molekulare Untersuchungen zu Prozessen der Hybridisierung und Introgression zwischen Abies alba Mill. und sieben weiteren mediterranen Tannenarten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Marburg, Fachbereich Biologie, Professur Naturschutzbiologie durchgeführt. Die Gattung Abies stellt in Europa ein interessantes Modell für die Evolution von verwandten Waldbaumarten, mit großenteils getrennten Verbreitungsgebieten dar. Die Gattung zeichnet sich durch kontrastierende Vererbungsmodi von Chloroplasten DNA (rein väterlich) und Mitochondrien DNA (rein mütterlich) aus. Eine Hybridisierung zwischen benachbarten Arten scheint sehr wahrscheinlich. Räumlich explizite Untersuchungen wurden bisher mit einem molekularen Marker der Mitochondrien DNA durchgeführt, der zeigte, dass mütterliche Linien weitgehend getrennt blieben. Jedoch zeigte sich schon bei Untersuchungen an der zentraleuropäischen Weißtanne Abies alba, dass väterlich vererbte Marker, die also über den Pollen ausgebreitet werden, ein stark kontrastierendes Bild liefern. Durch den Einsatz väterlich vererbter molekularer Marker der Chloroplasten DNA sollen nun bei der Fokus-Art A. alba Prozesse von Hybridisierung und Introgression mit sieben weiteren mediterranen Tannen-Arten untersucht werden. Nach umfassender genetischer Charakteriserung eines hochvariablen Markers per DNA Sequenzanalyse, soll die geographische Verteilung von Varianten der Chloroplasten DNA ermittelt werden. Diese wird Aufschluss geben, ob es in jüngerer Zeit zu Ereignissen von Hybridisierung und Introgression zwischen A. alba und benachbarten Arten gekommen ist. Darüber hinaus soll durch eine Rekonstruktion der Phylogenie geklärt werden, ob es in den vergangenen Klima-Zyklen mehrfach zu Hybridisierung und Introgression kam und ob die zentraleuropäische Fokus-Art A. alba dabei eine Schlüsselrolle spielte.
Das Projekt "Alternativmethoden: Übertragung der Cell Painting Methode auf den E-Morph Assay zur Anwendung im phänotypischen HT/HC Screening umfangreicher Chemikalienbibliotheken (MORPHEUS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie im Forschungsverbund Berlin e.V. (FMP) durchgeführt. Die Screening Unit (Leitung Dr. von Kries) am Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie hat einen Test zur Profilierung von Substanzwirkungen und Genfunktionen in Zellkulturen im Hochdurchsatz mit automatisierten Mikroskopen entwickelt. Hierbei können für jede einzelne Zelle bis zu 1.000 morphologische Parameter von fluoreszenz-markierten Zellstrukturen vermessen und automatisch analysiert werden (Cell Painting). Hierfür wurden Referenzsubstanzen benutzt deren Wirkmechanismus bekannt und somit den komplexen Änderungen von morphologischen Mustern der Änderungen zugeordnet werden kann. Diese am FMP etablierte Technologie soll im MORPHEUS-Projekt mit dem am BfR etablierten Test zur hormonabhängigen Änderung der Morphologie von Zellen kombiniert werden und im Resultat Tierversuche reduzieren. Die Screening Unit wird Brustkrebszellen (MCF7) und Leberzellen nach Applikation von Substanzsammlungen mit annotierter und unbekannter Wirkung in diesem Vorhaben profilieren. Der kombinierte Assay wird genutzt um aus insgesamt ca. 3000 Substanzen hormonell aktive Moleküle herauszufiltern und diese weiter zu charakterisieren. Darüber hinaus werden im Rahmen eine proof-of-concept Studie in silico Modelle zur Vorhersage von Substanzwirkungen anhand von molekularen und morphologischen Fingerabdrücken entwickelt. Hierfür werden in einem iterativen Prozess weitere 450 Substanzen aus der FMP Library gescreent um die Vorhersagen zu einzelnen Substanzen experimentell zu überprüfen und die dadurch gewonnenen Erkenntnisse zur Modellverfeinerung verwendet. Die Erkennung von morphologischen Mustern (für spezifische Substanzwirkungen signifikante Änderungen von Messwerten für Zellstrukturen, wie z.B. Zellkern oder Mitochondrien und Membransysteme) soll der Zuordnung von Störungen von Zellfunktionen dienen, die eindeutig auf hormonartige Wirkungen von Substanzen dienen. Diese spezifischen Muster sind für die Diagnostik von Krankheiten und die Entwicklung von Wirkstoffen von Bedeutung.
Das Projekt "Sorptionsverhalten und ökotoxikologische Bewertung von Fluoriden in anthropogen belasteten Böden (Bad Wimpfen)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Landwirtschaftliche Mikrobiologie durchgeführt. In diesem Anschlussverfahren zu PK 85.006 wurde das umfangreiche Datenmaterial aus den Gelaendeerhebungen ausgewertet, das Verfahren und die Sorptionskinetik von Fluoriden in Boeden unterschiedlicher Eigenschaften genauer untersucht und die Fluortoxizitaet fuer Regenwuermer am Beispiel von Eisenia foetida im subletalen Bereich quantifiziert. Kenntnisse ueber das Verhalten und die Oekotoxizitaet von Fluoriden sind von grosser praktischer Bedeutung, um Fluoridbelastungen in unmittelbarer Naehe von Emittenten beurteilen und in ihren oekologischen Auswirkungen prognostizieren zu koennen. In den vorliegenden Fortsetzungsarbeiten liegen die Schwerpunkte in der Bodenchemie sowie bei der toxikologischen Bewertung physiologischer Reaktionen und histologischer Veraenderungen von Eisenia foetida im subletalen Bereich. Aufgrund der Daten aus Gelaendemessungen und Modellversuchen sollten Belastungsgrenzwerte erarbeitet werden. Die Fluorid-Sorptionskapazitaet von vier unbelasteten Boeden ergab bei 16 h Schuettelzeit folgende Reihe: Plastosol (Bj) groesser Podsol (Oh) groesser Kalkbraunerde (Bv) groesser Kalkbraunerde (Ach). Der pH-Anstieg bei Plastosol und Podsol deutet auf einen OH/F-Austausch hin. Mit steigender F-Belastung wurden zunehmende Mengen an Phosphat mobilisiert. Das Untersuchungsgebiet wurde aufgrund bodenkundlicher Untersuchungen in drei Belastungszonen eingeteilt. Die Vegetationsbelastung nimmt mit zunehmender Entfernung vom Emittenten rasch ab. Ein unfallbedingter HF-Ausstoss fuehrte zu starken Vegetationsschaeden im Umkreis von 1 km um den Emittenten. Gastropoden, Lumbriciden, Isopoden, Diplopoden und Carabiden aus der stark belasteten Zone A waren deutlich hoeher mit Fluorid belastet als Tiere aus dem Umfeld. Die F-Gehalt in H pomatia-Gehaeusen und Lumbricius-Arten zeigten die raeumliche Belastung gut an. Im Langzeit-Test ueber 20 Wochen reduzierten hoehere Konzentrationen von NaF, KF und FCH2COONa das Gewicht von E foetida signifikant. KF und NaF verzoegerten die Ausbildung eines Clitellums. Die Anzahl der Kokons wurde durch NaF, KF und FCH2COONa verringert, die Zahl geschluepfter Tiere durch NaF gesenkt. CaF2 hatte weder auf Gewicht noch auf Schlufprate oder Kokonzahl einen Einfluss, beschleunigte aber die Geschlechtsreife signifikant. Die F Akkumulation in den Tieren korrelierte bei NaF-, KF- und CaF2-Belastung eng mit den steigenden F-Konzentrationen im Substrat. Die Kalkdruesen von E foetida waren nach Fluorid-Belastung nicht veraendert. Im Chloragog dagegen ging der Lipid-Gehalt nach F-Belastung mit NaF, Kf, FCH2COONa und CaF2, der Glykogen-Gehalt durch NAf und CaF2 zurueck. Die Chloragozyten belasteter Tiere waren abgeflacht und vakuolisiert. In den Vakuolen traten verschiedene Einschluesse auf; Konkrement-Vakuolen blieben auf belastete Tiere beschraenkt. Auffaelligste Veraenderung waren zahlreiche, elektronendichte Koerper, die als veraenderte Mitochondrien angesehen werden koennen und eine apoptotische Deformation ...
Das Projekt "DYSMON II: Interdisziplinares Vorhaben zur Untersuchung der Dynamik in Sulfid- und Methanbiotopen der Ost- und Nordsee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für Umweltforschung und Umwelttechnologie, Abteilung 6 Marine Mikrobiologie durchgeführt. Bedeutung von Cyanobakterien fuer die Dynamik in Sulfidbiotopen. Als Erstbesiedler extremer Standorte muessen sich Cyanobakterien schnell an wechselnde Umweltbedingungen adaptieren. An marinen Standorten tragen sie einerseits O2 ins System ein, andererseits sorgen sie fuer eine Sulfidentgiftung. Zur Anpassung und Bedeutung von Cyanobakterien in Sulfidbiotope sollen folgende oekologische und physiologische Aspekte untersucht werden: Einfluss von Cyanobakterien auf die Ausbildung von Sulfidhabitaten, den N- und S-Haushalt und die Methanemission / Rolle der Cyanobakterien fuer Fauna und Habitat /Wechselbeziehungen von Cyano- und Methanbakterien ueber die H2-Produktion / CO2-Fixierung und photosynthetische Aktivitaet von Cyanobakterien / Konkurrenzverhalten einzelner Cyanobakterienarten unter H2S-Einfluss / Heterocysten als Ort der N2-Fixierung und Modellsystem der anoxygenen Photosynthese / Biotransformation von org. gebundenem Schwefel(DMS) im Sediment und Porenwasser / vertiefende Untersuchungen zur Sulfidadaption auf molekularer und genetischer Ebene / Vergleich der Thiosulfatbildung als Sulfid bei Cyanobakterien und Mitochondrien.
Das Projekt "Mitochondrial plasticity in response to changing abiotic factors in Antarctic fish and cephalopods" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. Temperature has a large impact on the velocity of biochemical and enzymatic processes and hence is a key factor defining the performance of ectothermic organisms. Since temperature windows of single molecules largely exceed the thermal limits of the whole animal, thermal limits are most probably set at the level of integration of molecular functions into whole organism functional units and networks. Mitochondria are a key element in shaping whole organism energy turnover and functional capacity. Recent insight into the special molecular characters of Antarctic fish mitochondria provides a unique opportunity to develop and test hypotheses explaining the role of these characters in setting thermal tolerance. Furthermore, the already tight thermal tolerance windows of extremely stenothermal Antarctic fish and invertebrates may be narrowed by the ongoing process of ocean acidification (OA). As a result, these organisms may become even more sensitive to warming. The role of mitochondria in contributing to such changes in sensitivity is unclear. In this project we will focus on the responses of Antarctic fish and cephalopods to the factors temperature and carbon dioxide at the mitochondrial level. Fishes of the sub-order Notothenioidei inhabit polar, sub-polar and in part cold temperate waters and therefore are good comparative model organisms for studies of thermal plasticity among closely related Antarctic fish species. This holds also true for the octopods (order: Cephalopoda), which are found from tropical to polar latitudes. In Antarctic waters, these highly developed animals share the same spatial and ecological niche as benthic notothenioids and thus directly compete for the same resources in the ecosystem. Elaboration of the contribution of mitochondria to the special features of stenotherm and climate sensitivity in Antarctic fishes and cephalopods appears as a highly relevant and timely contribution to the field of climate sensitivity of Antarctic ecosystems.
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| Boden | 28 |
| Lebewesen & Lebensräume | 39 |
| Luft | 17 |
| Mensch & Umwelt | 39 |
| Wasser | 19 |
| Weitere | 39 |