Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen durchgeführt. Das Projekt erschließt neuartige Grundlagen für die Nutzung pflanzlicher Enzymsysteme in industriellen Produktionssystemen. AELMON ist das Akronym für 'Artifizieller ELektronentransfer und pflanzliche Monooxygenasen als Basis innovativer Katalysesysteme'. Der wissenschaftliche Hintergrund ist die industrielle Nutzung einer Familie von Pflanzenenzymen - den so genannten P450-Enzymen, deren herausragende Eigenschaften schon seit langem bekannt sind, die sich aber bisher nicht wirtschaftlich für chemische Synthesen einsetzen lassen. 'Durch die Mitarbeit in diesem Projekt kann sich die Autodisplay-Technologie weiter als Lösungsansatz für die Darstellung schwierig zu handhabender Enzyme wie den P450-Enzymen positionieren,' sagt Dr. Ruth Maas, Geschäftsführerin der Autodisplay Biotech. Das Projekt stellt für die Firmenstrategie der Phytowelt, Know-how der Pflanzenbiotechnologie für neue, zum Teil überraschende Anwendungsgebiete einsatzfähig zu machen, einen wichtigen Meilenstein dar. 'Die spezielle Thematik besetzt die Schnittstelle zwischen Grüner und Weißer Biotechnologie und hat das Potenzial, völlig neue Wertschöpfungsketten zu erschließen,' kommentiert Dr. Peter Welters, Geschäftsführer der Phytowelt das Projekt. Ein wesentlicher Schwerpunkt der im Projektrahmen zu untersuchenden Systeme ist die Biosynthese eines Terpens, dessen potente pharmakologische Eigenschaften es bereits in den Fokus der Krebsforschung gerückt haben. Ein weiteres Teilprojekt wird die Untersuchung neuer Synthesemethoden von Grundbausteinen für innovative Kunststoffe mit Premiumeigenschaften sein. Besonderes Innovationspotenzial bezieht AELMON aus neuartigen Verfahren zur Produktion der P450-Enzyme bei den Partnern Uni Münster und AutoDisplay, aber auch aus der geplanten Entwicklung eines neuen biotechnologischen Verfahrens unter Einsatz der Elektrochemie. Die Kombination von Elektrochemie und Biokatalyse stellt einen Forschungsschwerpunkt der DECHEMA dar, der das Design besonders nachhaltiger Produktionsprozesse mit P450-Monooxygenasen zum Ziel hat.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Pflanzen sind 'grüne' Fabriken, die mehr als 200.000 bioaktive Naturstoffe produzieren (z.B. Artemisinin, Taxol und Thapsigargin), bei deren Synthese Cytochrom P450-Monooxygenasen (P450) eine Schlüsselrolle spielen. Die P450-Enzyme sind die größte Protein-Familie in Pflanzen, deren Gene bei einigen Pflanzen bis zu 1 Prozent der Erbinformation ausmachen. Entsprechend umfangreich und vielfältig sind die Substratspezifitäten und das katalytische Potential dieser pflanzlichen Enzyme. Dennoch stehen pflanzliche Monooxygenasen bisher nicht für eine technische Nutzung zur Verfügung. Unzureichende Verfügbarkeit der Enzyme, Schwierigkeiten bei der rekombinanten Expression sowie unbekannte bzw. nicht exprimierbare Redoxpartner sind die Haupthinderungsgründe. Die kosteneffiziente Bereitstellung des benötigten Cofaktors NAD(P)H stellt eine weitere Herausforderung für die technische Nutzung der Enzyme dar. Hier können elektrochemische Ansätze innovative, erfolgversprechende Lösungen für neue ressourceneffiziente (Bio)-Prozesse liefern. Über die Realisierung der direkten Ankopplung pflanzlicher Monooxygenasen an einen artifiziellen elektrochemischen Elektronentransfer soll im Rahmen des Projektes, das an der Schnittstelle der grünen und weißen Biotechnologie positioniert ist, die technologische Basis für die künftige Nutzung des geschilderten katalytische Potential der pflanzlichen P450 - Enzyme geschaffen werden.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Das vorliegende Teilprojekt zu Pseudomonas 2.0 beschäftigt sich mit der Analyse der Populationsdynamik von Pseudomonas putida Produktionsstämmen in Gegenwart von Stressbedingungen. Ziel ist die quantitative Beschreibung und Analyse der zugrunde liegenden Mechanismen in Form von segregierten Populationsmodellen. Diese Information wird von Projektpartnern einerseits für eine verbesserte Stellung eines Produktionssystems und andererseits für die Bewertung eines möglichen Produktionsprozesses heran gezogen. Das vorliegende Teilprojekt interagiert sehr eng mit Partner 1, Partner 3, Partner 5, Partner 6 sowie den Firmenpartnern DSM und Evonik. Von Partner 1 und 6 werden im Laufe des Projektes Produktionsstämme erhalten, die experimentellen Fermentationstests am Institut für Bioverfahrenstechnik unterzogen werden. Diese beinhalten nicht nur die phänomenologische Charakterisierung der Stämme, sondern auch deren Verhalten unter Stressbedingungen wie beispielsweise Sauerstofflimitierung oder die Gegenwart von organischen Lösungsmitteln. Die zelluläre Antwort wird mittels vor Ort durchgeführten Stoffflussanalysen, Genexpressionsanalysen und metabolischer Studien dokumentiert. Darüber hinaus wird zusammen mit Partner 3 eine Flow-Zytometrie basierte Pouplationsanalyse anhand der überexprimierten Monooxygenase bzw. ausgewählter Stressgene durchgeführt. Die resultierenden Datensätze sind Gegenstand für die Identifizierung segregierter Populationsmodelle.
Das Projekt "Testsystem zur Bewertung der potenzierenden Wirkung von Chemikalien auf krebserzeugende Substanzen mit Chrysen als Substrat" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Biochemisches Institut für Umweltcarcinogene durchgeführt. In dem bisher bearbeiteten Forschungsvorh. wurde ein Testsystem entwickelt,das erlaubt,die induzierende Wirkung von Xenobiotika auf die Neubildung von Monooxygenase-Isoenzymen durch die Aenderung des Metabolitenprofils quantitativ zu erfassen. Als Modellsubstrat wurde Benz(a)Anthracen verwendet. In dem vorl. Antrag sollen die Ergebnisse der induzierenden Wirkung der untersuchten Substanzen auf den BaA-Metabolismus mit denen auf Chrysen als Enzymsubstrat verglichen werden. Es soll geprueft werden, ob die einzelnen Pruefsubstanzen den Metabolismus des Chrysens in analoger Weise beeinflussen. Neben dem Gesamtumsatz, der Variation des Metabolitenprofils soll insbesondere die Bildung des proximaten und ultimaten Carcinogens (1,2-dihydroxy-3,4-epoxi-1,2,-3,4-Tetrahydrochrysen) als Bewertungskriterium herangezogen werden. Der Arbeitsplan entspricht dem der Versuche mit Benz(a)Anthracen. Der Chrysenmetabolismus wurde in Arch Toxicol 51255-265,1982 beschrieben.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Phytowelt GreenTechnologies GmbH durchgeführt. P450 Monooxygenasen spielen eine Schlüsselrolle bei der Synthese vieler wichtiger bioaktiver Naturstoffe. Bei Redoxreaktionen mit P450 Monooxygenasen ist neben der Aktivität, Stabilität und Selektivität der Enzyme insbesondere der Bedarf an teuren Cofaktoren zu berücksichtigen, insbesondere wenn NADPH oder NADH als 'Elektronenquelle' in zellfreien Systemen eingesetzt werden. Im Fokus der Arbeiten des Konsortiums steht daher die Realisierung der Ankopplung pflanzlicher Monooxygenasen an einen artifiziellen elektrochemischen und/oder lichtgetriebenen Elektronentransfer. Damit werden die Fragestellungen Substitution der natürlichen Redoxpartner und die kostengünstige Bereitstellung von Reduktionsäquivalenten adressiert. Im Rahmen des Gesamtprojektes sollen die Arbeiten dazu beitragen neuartige biokatalytische Prozesse mit pflanzlichen P450 Monooxygenasen zu ermöglichen. Die Arbeiten der Phytowelt GreenTechnologies GmbH umfassen: a) Identifizierung von geeigneten Genen mit unter Anwendung des phytomining Tools b) Klonierung und rekombinante Expression der Gene in E.coli und Pflanzen c) Systemoptimierung d) Funktionalisierung der Mediatioren in Enzymassays e) Rekombinaten Expression der LHCII und Coexpression den pflanzlicher Monopoxygenasen unter den vorher festgelegten Bedingungen
Das Projekt "Veraenderungen im Immunsystem und Induktion von Monooxygenasen nach Belastung mit Dioxinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Universitätsklinikum Charlottenburg, Kinderklinik durchgeführt. In einem Gemeinschafts-Projekt der Universitaets-Kinderklinik und dem Institut fuer Toxikologie der Freien Universitaet Berlin soll der Einfluss einer Belastung mit Dioxinen (PCDDs und PCDFs) auf Funktionen des Immunsystems sowie das Aussmass einer Induktion der Aktivitaet bestimmter Monoxygenasen klinisch bei Saeuglingen (nach Aufnahme ueber die Muttermilch) oder experimentell bei Primaten (Callithrix jacchus) und Nagern bzw Meerschweinchen untersucht werden. Nach bisher vorliegenden Daten ist wahrscheinlich, dass Saeuglinge waehrend der Stillperiode ueber die Frauenmilch taeglich Mengen von PCDDs und PCDFs aufnehmen, die eine Exposition des Erwachsenen in der Normal-Population erheblich uebersteigen; Saeuglinge stellen also in dieser Beziehung eine Risiko-Population dar. Es ist bis heute nicht zu entscheiden, ob diese Schadstoffe bei solcher Dosierung zu einer nachweisbaren Wirkung fuehren. Ziel unseres Forschungpsrojektes ist es darum, in...
Das Projekt "Untersuchungen zum Polymorphismus der mikrosomalen FAD-haltigen Monooxygenase (EC 1.14.13.8) aus verschiedenen Organen des Kaninchens und dessen Bedeutung fuer die Bioaktivierung karzinogener, stickstoffhaltiger Fremdstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Walther-Straub-Institut für Pharmakologie und Toxikologie durchgeführt.
Das Projekt "Die Rolle mikrosomaler Peroxidasen und Monooxigenasen aus Leber und Lunge fuer die mutagene Aktivierung in Vitro von Motorenabgaskomponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Institut für Pharmakologie und Toxikologie durchgeführt. Die metabolische Aktivierung von Bestandteilen von Motorenemissionen kann zu gentoxischen (mutagenen und kanzerogenen) Stoffwechselprodukten fuehren. Ein erheblicher Teil der eingeatmeten Fremdstoffe wird vermutlich in der Lunge metabolisiert. Daher soll die Rolle des Fremdstoffmetabolisums der Lunge fuer die Bildung mutagener Metaboliten in Vitro untersucht werden unter Einsatz des Ames-Tests sowie des Postlabelling-Verfahrens zur Bestimmung der DNA-Bindung. Die Leistungen der Lunge sollen mit den entsprechenden Leistungen der Leber verglichen werden. Dabei wird der Metabolisums durch Monooxigenasen sowie durch Peroxidasen erfasst. Letztere spielen in der Lunge vermutlich eine wichtige Rolle. Ziel ist das Verstaendnis der metabolischen Grundlagen fuer Organ-(Lungen-)spezifische Schadwirkungen von Motorenemissionsbestandteilen.
Das Projekt "Monooxygenasen aus verschiedenen biologischen Systemen als Monitor fuer die biologische Resistenz oder Abbaubarkeit von Umweltchemikalien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachbereich 2 Biologie,Chemie durchgeführt.
Das Projekt "Isolierung und Identifikation von Cytochrom P450 aus Pseudomonas putida fuer strukturfunktionelle Untersuchungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Graz, Institut für Mikrobiologie und Abfalltechnologie durchgeführt. Cytochrom P450-abhaengige Monooxygenasen katalysieren den Metabolismus endogener und exogener Substrate. In Abhaengigkeit der Isolierung und Teilreinigung des Enzyms werden strukturfunktionelle Untersuchungen mit Pteridinabkoemmlingen durchgefuehrt. Untersuchungen zur Bedeutung von P450 fuer den Abbau umweltrelevanter Stoffklassen sind geplant. Die Untersuchungen zur Enzymanreicherung erfolgen im Zusammenarbeit mit dem Projektleiter Prof. Dr. G. Reibnegger, Medizinisch-Chemisches Institut der Karl-Franzenz Universitaet Graz. Das Projekt wird vom Fonds der wissenschaftlichen Forschung, Wien gefoerdert.
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