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Beurteilung der Toxizitaet von Schadstoffen

Das Projekt "Beurteilung der Toxizitaet von Schadstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Karlsruhe Technik und Umwelt, Institut für Toxikologie und Genetik, Abteilung Molekulare Umwelttoxikologie durchgeführt. Die Arbeiten konzentrieren sich auf in vitro Untersuchungen umweltrelevanter, technikbedingter Noxen, die bei chronischer Exposition zu einer gesundheitlichen Gefaehrdungen der Bevoelkerung fuehren koennen. Dabei werden spezifische Zellmodelle eingesetzt, um die biochemischen Wirkungsmechanismen dieser Noxen aufzuklaeren. Auf diese Weise soll auch versucht werden, eine Vielzahl von Tierversuchen vermeiden zu helfen. Der Schwerpunkt wird auf die moegliche Veraenderung der inter- und intrazellulaeren Signalwege gelegt. Eine so geschaffene mechanistische Wissensbasis ist unverzichtbar fuer die Ableitung von wissenschaftlich fundierten Beurteilungs- und Bewertungskriterien moeglicher Schadwirkungen auf Mensch und Umwelt. Metalle und ihre Verbindungen greifen massiv in die intrazellulaere Signaltransduktion ein. Ueber rezeptorabhaengige Prozesse veraendern sie bestimmte Signalwege, die bis hin zum Zellkern reichen und dort zu einer veraenderten Genexpression fuehren. Dies leitet den Prozess der Apoptose (kontrollierter Zelltod) ein. Da es zelltypspezifisch zu weiteren davon unterschiedlichen Reaktionen kommen kann, beschaeftigen sich die aktuellen Arbeiten mit den Ausloesern dieser Mechanismen auf molekularer Ebene.

Induktion der Genexpression von P450 Cytochromen bei Kaninchenembryonen nach Exposition mit polychlorierten Biphenylen (PCB)

Das Projekt "Induktion der Genexpression von P450 Cytochromen bei Kaninchenembryonen nach Exposition mit polychlorierten Biphenylen (PCB)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Anatomie und Zellbiologie durchgeführt. Polychlorierte Biphenyle sind eine chemische Verbindungsklasse, die sich aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften in der Umwelt anreichern und ueber die Nahrungskette von Mensch und Tier aufgenommen werden. Da PCB stark lipophil sind, muessen sie, um ausgeschieden werden zu koennen, zunaechst enzymatisch umgesetzt werden. Hierfuer haben tierische Organismen ein Inventar, sog. 'drug metabolizing enzymes' (DME), zur Verfuegung. Typische DME sind z.B. die Cytochrome P450. PCB-Gemische haben einen negativen Einfluss auf die normale Entwicklung von Praeimplantationsembryonen. Im Rahmen des vorliegenden Projektes wollen wir die molekularen Mechanismen dieser PCB-vermittelten Beeintraechtigung der fruehen Embryonalentwicklung aufklaeren. Dazu wird die durch PCB spezifisch induzierte Genexpression untersucht. Zielgene sind u.a. Cytochrome. Die Induktion der Genexpression von P450 Cytochromen ist als toxikoligischer Endpunkt fuer den Nachweis biologischer Aktivitaeten von PCB in Zellen und in ganze Organismen generell akzeptiert. Der Nachweis der biologischen Aktivitaet der PCB soll durch RT-PCR an isolierter RNA aus verschiedenen Embryonalstadien erfolgen. Nach erfolgter Identifizierung von spezifisch induzierten Transkripten sollen diese mittels kompetitiver RT-PCR quantifiziert werden.

Neue Wirkstoffe zur Erhöhung der Trockenstresstoleranz: Effekte auf Signaltransduktion and stomatäre Regulation

Das Projekt "Neue Wirkstoffe zur Erhöhung der Trockenstresstoleranz: Effekte auf Signaltransduktion and stomatäre Regulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Professur für Pflanzenernährung durchgeführt. Das zentrale Ziel diese Verbundprojektes ist es, neue spezifische Wirkstoffe zu identifizieren, die die Toleranz von Kulturpflanzen gegenüber Trockenstress erhöhen. Trockenstresstoleranz ist ein sehr komplexes Merkmal, das eine Vielzahl an Anpassungsmechanismen umfasst, wie z.B. Bildung kompatibler Osmotika, effektive Regulation der stomatären Öffnungsweite, oder morphologische Adaptationen. Um zu erreichen, dass ein Wirkstoff eine breite Palette an Mechanismen induziert, muss dieser möglichst weit upstream im Regulationsnetzwerk ansetzen. Im Vorfeld des Projektes wurden diesbezüglich erfolgversprechende Zielgene ermittelt, deren Beeinflussung eine Erhöhung der Trockenstressresistenz bewirken kann.

Photorezeption und Signaltransduktion bei Pilzen

Das Projekt "Photorezeption und Signaltransduktion bei Pilzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Institut für Pflanzenbiochemie durchgeführt. Die Rezeption von Lichtsignalen und deren Umsetzung in veraenderte Genexpression und den daraus folgenden Entwicklungsvorgaengen wird an Pilzen untersucht. Als Modellsysteme dienen die blaulichtbefoerderte Konidienbildung des Hyphenpilzes Neurospora crassa und die durch Blaulicht regulierte Bildung kleiner und grosser Sporentraeger des Jochpilzes Phycomyces blakesleeanus. An der Rezeption und Weiterleitung der Lichtsignale sind Pterine beteiligt. Die tetrahydrobiopterin-abhaengige NO-Synthase ist ein Element dieser Signalkette. NO aus chemischen NO-Donatoren wirken bei Phycomyces wie Licht, bei Neurospora wie Dunkelheit. Inhibitoren der NO-Synthase zeigen die entgegengesetzte Wirkung. Die NO-Synthase soll gereinigt und das entsprechende Gen identifiziert werden.

Nanopartikel-induzierte intrazelluläre Signaltransduktion: die Bedeutung von Membranstrukturen und Rezeptoren

Das Projekt "Nanopartikel-induzierte intrazelluläre Signaltransduktion: die Bedeutung von Membranstrukturen und Rezeptoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IUF - Leibniz-Institut für umweltmedizinische Forschung GmbH durchgeführt. Das übergeordnete Ziel des Projektes ist es, durch ultrafeine Partikel induzierte Signalwege, die an der Entstehung von pathogenen Effekten beteiligt sind, zu identifizieren und so zur Entwicklung von protektiven Strategien gegen diese ubiquitär vorkommenden Xenobiotika beizutragen. In Vorarbeiten konnte eine Beteiligung von membranständigen Rezeptoren an der partikelspezifischen Ausprägung der pathogenen Endpunkte Apöptose und Proliferation in Lungenepithelzellen gezeigt werden. Für den Endpunkt Proliferation konnte eine Beteiligung von Integrinen und Proteinkinase B nachgewiesen werden. Darüber hinaus ergaben Vorversuche eindeutige Hinweise darauf, dass ultrafeine Partikel Veränderungen in der Zusammensetzung der Zellmembran hervorrufen, und so Einfluss auf funktionale Membranmikrodomänen (Rafts) nehmen. Im vorliegenden Projekt soll die Veränderung der Lipidzusammensetzung in den Mikrodomänen nach einer Stimulation mit den Modellpartikeln Silica und Carbon Black bestimmt werden. Hierzu werden die Lipide Cholesterin, die Sphingolipide Sphingomyelin und Ceramid, die Glycosphingolipide GM1 und GM3 und die Phosphatidylinositole mittels hochauflösender Dünnschichtchromatographie (AMD System) bestimmt. Die Veränderungen der Membranmilcrodomänen auf der Proteinebene werden anhand von Western-Blots analysiert. Hier interessieren insbesondere das Vorkommen und der Aktivierungszustand von Proteinkinasen wie Phosphatidylinositol 3-Kinase, Proteinkinase B, Src-Kinase Familie (Yes und Fyn) und der Raft-Markerproteine Caveolin-1 bzw. Flotillin l/2. Da sich die Befunde häufen, dass bestimmte Vertreter der Integrine zumindest zeitweise in Membranmikrodomänen lokalisiert sind, soll die Verteilung der in Vorarbeiten an der Signaltransduktion beteiligten ß l -Integrine in den Rafts analysiert werden. Da Caveolin-1 über seine Scaffolding Domain' u. a. die Src Kinase in einem inaktiven Zustand zu halten vermag, stellt sich die Frage der sequenziellen Interaktion zwischen der Src-Kinase und Caveolin-1 einerseits und Src-Kinase und Integrinen andererseits.

BIOGEN: für Biokontrolle relevante Gene

Das Projekt "BIOGEN: für Biokontrolle relevante Gene" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften (E166) durchgeführt. Mykoparasitische Arten des Bodenpilzes Trichoderma werden als Biokontroll-Agentien gegen diverse pflanzenpathogene Pilze in der Landwirtschaft eingesetzt. Obwohl mehr als 50 verschiedene Produkte die Trichoderma enthalten am Markt sind, ist nur sehr wenig über die Mechanismen und die beteiligten Gene bekannt, die es diesem Pilz erlauben Schadpilze zu antagonisieren. Ziel des vorliegenden Projektes ist es nun am Mykoparasitismus beteiligte und vom lebenden Wirtspilz spezifisch induzierte Gene bzw. Proteine zu identifizieren. Zu diesem Zweck sollen Genom-weite Expressionsprofile erstellt und durch eine Proteomik-basierte Herangehensweise ergänzt werden. Durch die Verwendung von Mutanten mit veränderten mykoparasitischen Eigenschaften als Werkzeuge, sollen nicht nur Informationen über die beteiligten Gene sondern auch die während des Mykoparasitismus ablaufenden molekularen Prozesse gewonnen werden.

Die Nitratverwertung in Pilzen: ein Modellsystem zur Untersuchung von Transkriptionsfaktoren und zellulären Abwehrmechanismen

Das Projekt "Die Nitratverwertung in Pilzen: ein Modellsystem zur Untersuchung von Transkriptionsfaktoren und zellulären Abwehrmechanismen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Department für Angewandte Pflanzenwissenschaften und Pflanzenbiotechnologie, Institut für Angewandte Genetik und Zellbiologie durchgeführt. Aspergillus nidulans hat sich als Modellsystem für das Verständnis der Nitratverwertung etabliert, und ist ferner in Pflanzen und Pilzen sehr ähnlich. Eine weiterführende Charakterisierung der Aktivatoren, die für die Anschaltung der entsprechenden Gene verantwortlich sind, ist geplant. Höchst interessant ist hierbei die Rolle eines der beteiligten Aktivatoren, für welchen auch eine Beteiligung am Umformen des Zellkern- Chromatingerüsts nachgwiesen wurde, und welcher sich zum Paradigma für die Bifunktionalität von DNA-bindenden Proteinen entwickeln könnte. Zu einem weiteren Schwerpunkt entwickelt sich sicher die Untersuchung und Entschlüsselung der Signalwege, die dem Pilz die Anwesenheit von Nitrat und/oder Ammonium in der Umgebung übertragen und zu einem spezifischen intrazellulären Aktivierungs- oder Inaktivierungsprogramm führen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung der Rolle von Stickoxid (NO) welches in Gegenwart von Sauerstoff intrazellulär zu Nitrat umgebaut wird. Da die Eigenschaften und Regulation der Stickoxidsynthase weder in Pilzen noch in Pflanzen auf molekularer Ebene bekannt sind, ist daher geplant, das entsprechende Gen aus A. nidulans zu isolieren und zu charakterisieren, um seine Rolle und Regulation zu untersuchen. Weiters ist geplant, die an A. nidulans erhaltene Information zu Verbesserung der pflanzlichen Schutzreaktionen ggü. Pathogenbefall zu nützen bzw. die positiven Interaktionen einer Pflanze mit ihren Pilzsymbionten (Mycorrhiza) besser zu verstehen.

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