Das Projekt "Regulation des cooxidativen Abbaus von Chlor- und Methylphenolen durch Misch- und Reinkultur" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Institut für Hygiene und Umweltmedizin durchgeführt. Das Forschungsvorhaben beschaeftigt sich mit dem Mechanismus und der Regulation des cooxidativen Abbaus von Chlor- und Methylphenolen, deren Abbauwege im allgemeinen als inkompatibel beschrieben werden. Im Vordergrund der Untersuchungen steht dabei ueber Abbauversuche und die Charakterisierung der am Metabolismus beteiligten zentralen Enzyme der Vergleich zwischen einer selbst auf diesen Phenolen angereicherten Mischkultur und den daraus isolierten Reinkulturen. Die Ergebnisse zeigen, dass fuer das Abbaupotential der Mischkultur im wesentlichen die additiven Abbau-leistungen der drei Reinkulturen Alcaligenes xylosoxidans subspecies denitrificans JH1, Pseudomonas stutzeri JH3 und Comamonas testosteroni JH5 verantwortlich sind. Das Substratgemisch 4-Methyl-phenol /4-Chlorphenol wird von der Mischkultur sukzessiv abgebaut, begleitet von einem zweiphasigen Wachstum. Comamonas testosteroni JH5, der bei diesem Substratgemisch in der Mischkultur anteil-maessig dominiert, zeigt die gleiche Abbaucharakteristik. Die Untersuchungen zeigen, dass die Transkription der 4-Chlorphenolhydroxylase in Stamm JH5 reprimiert wird, solange 4-Methylphenol ueber den Protocatechuat-Weg abgebaut wird. Waehrend Alcaligenes xylosoxidans JH1 4-Chlorphenol ueber den ortho-Catechol-Weg abbaut, verfuegt Comamonas testosteroni JH5 ueber einen ungewoehnlichen Abbauweg. Das Fehlen einer Catechol-1,2-Dioxygenase, die Charakterisierung der Catechol-2,3-Dioxygenase und die Abbaukinetiken der Gemische fuehren zu der Schlussfolgerung, dass der Stamm 4-Chlorphenol ueber den meta-Catechol-Weg vollstaendig mineralisiert. Welche Enzyme im einzelnen den nachfolgenden Metabolismus leisten, bedarf weiterer Klaerung.
Das Projekt "Mikrobieller Abbau von Phenol und Kresolen unter thermophilen Bedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Biotechnologie II - Biotransformation und -Sensorik durchgeführt. Die Reinigung von Industrieabwaessern und Abgasen mit Hilfe mikrobieller Methoden ist Gegenstand zahlreicher Untersuchungen. In der Literatur finden sich bislang wenige Arbeiten ueber den Abbau dieser Problemstoffe mit thermophilen Microorganismen. Die Verwendung thermophiler Bakterien kann in bestimmten Prozessen aufgrund der erhoehten Temperaturen von Vorteil sein. Aus diesem Grund wurde ein umfangreiches Screeningprogramm gestartet mit dem Ziel, die Moeglichkeiten eines Abbaus phenolartige Aromaten unter thermophilen Bedingungen zu untersuchen und geeignete Mikroorganismen zu isolieren. Bislang sind mehrere Isolate gefunden worden, die in der Lage sind Phenol und Kresole abzubauen. Generell laesst sich derzeit eine Temperaturgrenze von etwa 75 Grad C erkennen, oberhalb der ein Abbau umweltrelevanter Schadstoffe nicht gelingt. Die isolierten Staemme wurden auf ihre Abbaufaehigkeiten (Temperaturoptimum, Wachstumsbedingungen, Substratspektrum und Toxizitaetstoleranz etc.) untersucht. Zur Zeit werden Schluesselenzyme des Abbauwegs gereinigt und charakterisiert (Phenolhydroxylase und Catechol-2,3-dioxygenase).
Das Projekt "Charakterisierung einer thermostabilen Phenolhydroxylase aus der thermophilen Bacillus sp. A7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Biotechnologie II - Biotransformation und -Sensorik durchgeführt. In dem vorliegenden Projekt wird eine neuartige Phenolhydroxylase aus dem thermophilen Bacillus A7 charakterisiert. Dieses Enzym besteht aus zwei Komponenten, welche fuer die Reaktion noetig sind. Beide Komponenten wurden kloniert und sequenziert. Die Reinigung und die biochemische Charakterisierung wird derzeit durchgefuehrt.
Das Projekt "Gentechnische Untersuchung des mikrobiellen Abbaus von Phenolen und Chlorphenolen unter thermophilen Bedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Biotechnologie II - Biotransformation und -Sensorik durchgeführt. Die Abbauwege und regulatorischen Mechanismen des Stoffwechsels von Phenolen und Chlorphenolen unter mesophilen Bedingungen sind umfassend studiert worden. Im Vergleich dazu ist relativ wenig Information ueber die Genetik der Abbauwege in thermophilen Mikroorganismen vorhanden. Die Untersuchung der Abbauwege auf molekularbiologischer Ebene erweitert unser grundlegendes Wissen ueber die thermophilen Mikroorganismen und koennte die Optimierung eines Reinigungsprozesses foerdern. Beim Screening mehrerer Wasser- und Bodenproben sind neun Gram positive thermophile Phenolabbauer isoliert worden. Die Stammdifferenzierungsmethoden wie chromosomale Restriktionsmuster, Proteinmuster, Ribotyping, Antibiotikaresistenz usw. sind fuer alle neun Isolate durchgefuehrt worden, um die Zahl der verschiedenen Staemme zu bestimmen. Trotz zahlreicher Isolierungsversuche wurden keine Plasmide detektiert. Die Gesamt-DNA eines Stammes wurde isoliert und durch DNA-Hybridisierung und Genbank-Screening auf das Catechol-2,3-dioxygenase Gen hin untersucht. Parallel dazu wird zur Zeit versucht, den gesamten Phenolabbauweg in einen Cosmidvektor zu klonieren. Ziele des Projektes sind die Isolierung und Charakterisierung der fuer den Phenolabbau codierenden DNA Sequenzen und deren Expression in E. coli. Dies wuerde die Konstruktion von thermophilen Mikroorganismen, die ueber verschiedene Abbauwege fuer umweltrelevante Schadstoffe verfuegen, ermoeglichen.