Das Projekt "Teilprojekt Uni Ulm" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Ulm, Institut für Mikrobiologie und Biotechnologie durchgeführt. Die globale Erderwärmung und die Versorgung mit Treibstoffen und Basischemikalien aus fossilen Quellen erfordern die Entwicklung alternativer, nachhaltiger Synthesewege für solche Substanzen. Biotechnologische Verfahren bieten eine Lösung, allerdings nur mit Substanzen, die nicht mit der menschlichen Ernährung konkurrieren. Neben Lignocellulose kommen dafür nur Gase wie CO2 oder CO in Frage. Hier soll CO2 mit Hilfe rekombinanter autotropher acetogener Bakterien in die industriell wichtige Plattformchemikalie 3-Hydroxypropanoat umgewandelt werden. Das ermöglicht eine kostengünstige Herstellung dieser Substanz, für die es keine ökonomisch tragfähige Synthese aus Rohölprodukten gibt, und die Reduktion eines bedeutenden Treibhausgases. Das Gen für Pyruvat-Synthase aus Acetobacterium woodii wird durch PCR amplifiziert und in einen geeigneten Schaukelvektor subkloniert (pJIR750). Zur Expression wird der Promoter des Acetat-Kinase-Gens aus A. woodii verwendet. Dann wird das Gen für Lactat-Dehydrogenase amplifiziert und subkloniert. Als Wirt für dieses Gen dient z.B. Clostridium acetobutylicum. Das dritte Gen kodiert eine Coenzym A-Transferase (Katalyse der Reaktionen: Lactat in Lactyl-CoA und 3-Hydroxypropanoyl-CoA in 3-Hydroxypropanoat). Als Wirt dient Megasphaera elsdenii. Es folgen Amplifikation und Subklonierung. Das vierte Gen kodiert eine Lactyl-CoA-Hydratase (Katalyse der Reaktion: Lactyl-CoA in Acrylyl-CoA). Als Wirt dient M. elsdenii. Es folgen Amplifikation und Subklonierung. Das fünfte Gen kodiert eine Acrylyl-CoA-Hydratase (Katalyse der Reaktion: Acrylyl-CoA in 3-Hydroxypropanoyl-CoA). Als Wirt dient Chloroflexus aurantiacus. Es folgen Amplifikation und Subklonierung. Analoge Gene werden auch aus C. propionicum, C. homopropionicum und C. neopropionicum kloniert und analysiert, um möglicherweise Patente zu generieren. Zum Schluss erfolgen Optimierung von Operon-Struktur und -Expression sowie Produktionstest in Laborkulturen und Kleinfermentern.
Das Projekt "Expressed Sequence Tags (ESTS) of Toxic Algae (ESTTAL)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. Harmful algal blooms (HABs) are caused by local proliferation of algae, with deleterious consequences, particularly in coastal waters throughout the world. Negative environmental effects include toxicity to human consumers of seafood, marine faunal mortalities or morbidity, habitat damage, disruption of marine food webs and economic losses to fishing, aquaculture, and tourism. In Europe, socio-economic factors and human health risk have led to comprehensive surveillance programmes for harmful microalgae and their toxins. Among harmful microalgae and cyanobacteria in European marine and brackish waters, many produce potent neurotoxins, ichthyotoxins or hepatotoxins. Although structural elucidation of many of these groups of toxins has advanced, much less is known about biosynthetic pathways and gene regulation in toxigenic species. We propose a limited genomic study of expressed sequence tags (ESTs) for toxigenic representatives of major eukaryotic microalgal groups, including dinoflagellates, raphidophytes, prymnesiophytes and diatoms, and cyanobacteria. Cultures will be grown under various environmental conditions to investigate the effects of external forcing functions on gene expression linked to toxicity and growth. After cloning of cDNA of toxigenic strains pooled from cultures grown under these different conditions into plasmid vectors, about 10,000 clones from each taxon will be randomly sequenced for ESTs. Our approach is to annotate the ESTs and attempt to identify genes associated with toxin production. DNA microarrays will be developed for screening of toxigenic and non-toxigenic strains. In addition, the sequence data will be analysed to identify other genes that may be involved in cell regulation or growth, cell cycle events, stress response and the induction of sexuality. Cultures will be grown under various environmental conditions to investigate the effects of external forcing functions on gene expression linked to toxicity and growth. Successful completion of this project will yield new information on microalgal and cyanobacterial genomic sequences for a diversity of taxa and will assist in the diagnosis of genes related to toxin biosynthesis and the formation of toxic blooms.
Das Projekt "Epidemiologie der Rebphytoplasmosen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft durchgeführt. Die Entwicklung von Bekaempfungsstrategien gegen die Phytoplasmakrankheiten der Rebe setzt Informationen ueber ihre Uebertraeger und Uebertragungswege voraus. Diese sind fuer die meisten Rebphytoplasmosen noch unbekannt. Durch Erfassung der Zikadenfauna in Weinbergen, Nachweis der Pathogene in Insekten und Uebertragungsversuche werden Vektoren identifiziert und Uebertragungswege beschrieben. Die Biologie der Vektorarten und wird in Hinblick auf Ansatzpunkte fuer Bekaempfungsmassnahmen sowie unter dem Aspekt der Gefahr der Verschleppung mit Rebmaterial untersucht.
Das Projekt "Determinierende Faktoren der Vektor-Kompentenz von Frankliniella occidentalis (Kalifornischer Blütenthrips) für das TSWV Virus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Gartenbauliche Produktionssysteme, Abteilung Phytomedizin durchgeführt. Die Epidemiologie des wirtschaftlich in vielen Pflanzenkulturen bedeutenden Tomato Spotted Wilt Virus (TSWV) wird entscheidend determiniert durch die individuelle Fähigkeit der Vektoren (hier der Thrips Frankliniella occidentalis) zur Übertragung des Virus (Vektorkompetenz). Vektorkompetenz ist eine variable Größe in Thripspopulationen. Ziel der Studie ist es Faktoren zu ermitteln, die dieser Variablität zu Grunde liegen. Die Studie umfasst drei Abschnitte: (1) Untersuchungen zur Vererbbarkeit der Veranlagung der Vektor-Kompetenz von F. occidentalis für TSWV (Modellpflanze Paprika). Vorgesehen sind individuelle Kreuzungen von kompetenten und nicht kompetenten Weibchen und Männchen, die Ermittlung von Merkmalsaufspaltungen in der F1 und F2 sowie Rückkreuzungen. Bestimmt wird die Vektorkompetenz im individuellen Biotest (Ausprägung Phänotyp), zudem sollen Mikrosatelliten und/oder AFLP Marker zur genotypischen Charakterisierung eingesetzt werden. (2) Im zweiten Teil steht die Variabilität des Merkmals in Abhängigkeit von der Populationsstruktur im Vordergrund. Verglichen wird das Verhältnis von kompetenten und nicht kompetenten Individuen über die Zeit (Generationen) in isolierten Populationen unterschiedlicher Größe und bei künstlicher Fragmentierung (Gendrift; Flaschenhals-Effekte). (3) Im dritten Teil werden Faktoren analysiert, die zusätzlich die Verteilung (Rate) kompetenter Individuen in Populationen beeinflussen können, wiederum an prä-determinierten Individuen: Selektive Partnerwahl, Wirtspflanzenwahl, Intensität (Dauer, Frequenz) der Nahrungsaufnahme, Mobilität, Lebensdauer, Reproduktionsrate.
Das Projekt "Biosicherheit von Mukosa-spezifischen RNA-Vektoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesforschungsanstalt für Viruskrankheiten der Tiere, Friedrich-Löffler-Institute, Standort Insel Riems durchgeführt.
Das Projekt "BioEconomy international 2014 - Neue Produktionsstämme für die heterologe Expression bakterieller Exo-Enzyme in hochproduktiven Stämmen für die Anwendung in der industriellen Biotechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Botanik und Mikrobiologie, Lehrstuhl für Mikrobiologie durchgeführt. Limitierender Faktor für die Wirtschaftlichkeit der zweiten Generation der weißen Biotechnologie sind die Kosten für die Produktion von Zucker, der als nachwachsender Rohstoff aus nicht-essbaren Pflanzenbestandteilen gewonnen und als Fermentationsrohstoff genutzt wird. Hauptbestandteil der pflanzlichen Biomasse sind Polysaccharide, die aufgrund ihrer komplexen Struktur sehr stabil und relativ resistent gegenüber dem enzymatischen Abbau sind. Die effektivsten natürlichen Enzyme für die Hydrolyse der Polysaccharide stammen aus thermophilen Clostridien, allerdings stehen für diese Enzyme keine lizenzfreien und kostengünstigen industriellen Produktionsstämme zur Verfügung. Das Projekt soll das Potential von Bakterien für die rekombinante Produktion von Exoenzymen im industriellen Maßstab evaluieren. Hierfür werden Bacillus-Stämme aus der Umwelt isoliert und mit etablierten Stämmen mittels eines entwickelten Assays für die sekretierten Proteinmengen in ihrer Produktion verglichen. Potente Stämme werden ausgewählt, auf Patent- und Lizenzfreiheit überprüft und auf notwendige Parameter für die Eignung zur industriellen Produktion sowie für die genetische Manipulation getestet. Ein Kandidat wird sequenziert und zum Produktionsstamm für clostridiale Beispielenzyme entwickelt. Die Klonierung und Expression der Gene erfolgt im Plasmidsystem eines anderem Projektes (FKZ: 031A556, Prof. Liebl). Die produzierten Enzyme werden auf Glycosylierung und Aktivität getestet. Die Produktion wird durch Optimierung der Medien, sowie der Verfahrensführung gesteigert. Die Ergebnisse werden mit einer parallelen Entwicklungsreihe eines pilzlichen Produktionsstammes beim russischen Partner verglichen und Synergien ausgelotet.
Das Projekt "BioEconomy international 2014 - Identifizierung von Enzymen für den Abbau von Xyloglucan in Biomasse und Entwicklung der heterologen Produktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Botanik und Mikrobiologie, Lehrstuhl für Mikrobiologie durchgeführt. Das Xyloglucan (XG) der Hemicellulose von Pflanzen ist ein häufiges, komplex verzweigtes Polysaccharid und eine wertvolle Zuckerquelle für die Biotechnologie. Sein Abbau setzt die Anwesenheit einer Reihe von verschiedenartigen Enzymen voraus, deren Identitäten und Aktivitäten aufgeklärt werden. Durch die Durchmusterung thermophiler Organismen mit bekannter Genomsequenz auf effizienten XG-Abbau und Klonieren ausgesuchter, potentiell am Abbau beteiligter Gene wird in vitro eine rekombinante kooperative Enzym-Toolbox für den vollständigen Abbau von XG zusammengestellt. Die Bestimmung der Substratspezifitäten und Charakterisierung der Enzyme erfolgt mit Hilfe eines colorimetrischen Aktivitätsassays, die Produktanalyse wird mit Dünnschichtchromatographie und HPLC/HPAEC durchgeführt. Parallel wird durch die Entwicklung eines neuen Vektorsystems, das mit einem selektierbaren Marker, einem regulierbaren Promotor und weiteren Hilfsfunktionen ausgestattet ist, die Voraussetzung für eine effiziente rekombinante Produktion der enzymatischen Komponenten in einem bakteriellen Expressionswirt erarbeitet. Die Eignung des Vektorsystems für industrielle Produktionsbedingungen wird anhand eines Beispiel-Gens in einem anderen Projekt (FKZ: 031A555, Dr. Schwarz) optimierten bakteriellen Produktionswirt getestet und dann zur Produktion der ausgewählten Xyloglucanase-Genen verwendet. Die Ergebnisse werden mit den im russischen Parallelprojekt produzierten Oligosacchariden aus pilzlichen Enzymen verglichen und gemeinsam analysiert.
Das Projekt "Entwicklung von Testsystemen zur biologischen Sicherheitsueberpruefung foamy-viraler Vektoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Krebsforschungszentrum - Stiftung des öffentlichen Rechts durchgeführt. Ziel des Forschungsprojektes ist es, die Integration von spuma- bzw. foamy-viraler (FV) DNA in die chromosomale DNA von Wirts- und Ziel-Zellen molekular zu charakterisieren. Durch gezielte Veraenderung der Integrasedomaene zweier charakterisierter FV-Genome und daraus abgeleiteter Vektoren soll die Integrationseffizienz erhoeht werden. Die enzymatisch aktiven Integraseproteine sollen durch Insertion einer bekannten spezifischen DNA-Bindungsdomaene von zellulaeren Transkriptionsfaktoren so modifiziert werden, dass eine praeferentielle Integration gewaehrleistet ist. Die gesteigerte Integrationseffizienz wird durch Einfuehrung der HTLV-Integrase in das FV Provirus erreicht. Damit ist ein System etabliert, das zu einer erhoehten Expression der viralen Genprodukte und der therapeutischen Fremd- und Marker-Gene, die in FV Vektoren inseriert, gezielt exprimiert werden. Das Projekt dient zum Aufbau und zur Entwicklung von Testsystemen, mit denen die biologische Sicherheit retroviraler Vektoren, die zur Gentherapie eingesetzt werden, ueberprueft werden sollen.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Metabolic Engineering" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Ulm, Institut für Mikrobiologie und Biotechnologie durchgeführt. Das Gesamtziel des Projekts ist die Entwicklung verbesserter Clostridien-Stämme zur Produktion von n-Butanol mit Cellulose als Substrat. In diesem Vorhaben sollen insbesondere Genüberexpressionsstudien mit ausgewählten Clostridium-Stämmen und entsprechende Stammkonstruktionen durchgeführt werden. Diese Studien sollen und a. die Bedeutung von 'single nucleotide point mutations' (SNPs) belegen. Die Manipulation der SNPs kann die Aktivität von Proteinen ändern und damit die Anpassung des Organismus an wechselnde Fermentationsbedingungen und die Erhöhung der Produktion an Butanol ermöglichen Zunächst werden für ausgewählte Clostridium-Stämme Methoden zur Transformation erarbeitet. Anschließend werden in diesen Stämmen spezifische identifizierte Zielgene oder Zieloperons (über)exprimiert. Dazu werden die entsprechenden Gene oder Operons per PCR amplifiziert und in geeignete Vektoren mit geeigneten Replikons kloniert. Unter Anwendung der ACE-Technologie und des Orthogonalen Expressionssystems werden die ausgewählten Gene oder Operons in das Genom ausgewählter Organismen eingebracht und dort (kontrolliert) exprimiert. Die erhaltenen Mutanten werden im Labormaßstab auf ihre Fermentationseigenschaften untersucht.
Das Projekt "Populationsgenetik von Vektoren zeckenübertragender Erkrankungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl für Zoologie, Arbeitsgruppe Molekulare Zoologie durchgeführt. Zecken (Ixodes ricinus) und Nagetiere (Myodes glareolus) spielen eine Schlüsselrolle für den natürlichen Übertragungszyklus und die Epidemiologie von zeckenübertragenden Erkrankungen auf Mensch und Tier und werden hierbei als wichtige Vektoren erachtet. Das Teilprojekt 'Populationsgenetik von Vektoren zeckenübertragender Erkrankungen' klärt die pathogen- und Landschaft abhängige Populationsstruktur und deckt Ausbreitungsdiskontinuitäten der Vektoren zeckenübertragender Krankheiten auf. Dies erfolgt durch populationsgenetische Analysen von STR und mtDNA-SNP Markern in Kombination mit Informationen zur Ausbreitung von Pathogenen im Allgemeinen und bestimmten Pathogenlinien (PSU = pathogen spezifische Vektoreinheit). Das Verständnis der räumlich-zeitlichen Vektor-Pathogen korrelierten Ausbreitung ist elementar um Infektionsgefahren zu minimieren und unterstützt die Entwicklung von erweiterten präventiven Interventionsstrategien, wie die pathogen-spezifische Vektor abhängige Pilzinfektion. Vergleichende Transkriptom NG-Sequenzierung und Amplikon-Sequenzierung immunrelevanter Kandidatengene ermöglicht es, Vektor-Pathogen korrelierte genetische Varianten in kodierenden Genregionen von experimentell TBEV-infizierten Vektor-Individuen, zu detektieren. Umfassende Kenntnisse zur Verteilung von Vektor-Pathogen-assoziierten SNPs in Zeit und Raum dienen Regionen mit hoher Häufigkeit von individuellen Vektoren zu definieren, die eine genetische Prädisposition auf ein erhöhtes Risiko Träger von zeckenübertragenden Pathogenen zeigen. Die genetischen Informationen zu Vektoren zeckenübertragender Krankheiten fliesen in einem Genetisch-erweiterten nationalen Pandemieplan zeckenübertragender Erkrankungen ein.
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