Protein-Bioengineering der Bacillus sp. MN Chitosanase<\/p>\n
Der chemische Pflanzenschutz sichert zwar die vom Verbraucher gew\u00fcnschte hohe Qualit\u00e4t und den niedrigen Preis durch hohe Ernteertr\u00e4ge (Ernteverlust beim Weizen ohne Pflanzenschutz \u02dc 50%, mit Pflanzenschutz \u02dc 14% in Deutschland), jedoch stellt er eine gro\u00dfe Belastung f\u00fcr Mensch und \u00d6kosystem dar. Es werden h\u00e4ufig gro\u00dfe Mengen naturfremder Stoffe auf landwirtschaftlichen Fl\u00e4chen ausgebracht, die schlecht abbaubar und sogar im vom Verbraucher gekauften und verzehrten Produkt noch nachweisbar sind. Aus diesem Grund ist die Etablierung von nachhaltigen Alternativen zum chemischen Pflanzenschutz ein lohnenswertes Ziel. In Indien wird bereits erfolgreich Chitosan als \u00f6kologisches nachhaltiges Pflanzenschutzmittel eingesetzt, jedoch fehlt in der Hochertrags-Landwirtschaft hierzulande bislang die Effizienz. Protein-Bioengineering der Bacillus sp. MN Chitosanase Der chemische Pflanzenschutz sichert zwar die vom Verbraucher gew\u00fcnschte hohe Qualit\u00e4t und den niedrigen Preis durch hohe Ernteertr\u00e4ge (Ernteverlust beim Weizen ohne Pflanzenschutz \u02dc 50%, mit Pflanzenschutz \u02dc 14% in Deutschland), jedoch stellt er eine gro\u00dfe Belastung f\u00fcr Mensch und \u00d6kosystem dar. Es werden h\u00e4ufig gro\u00dfe Mengen naturfremder Stoffe […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[2477],"class_list":["post-52646","promotionsstipendium","type-promotionsstipendium","status-publish","hentry","tag-deutschland"],"meta_box":{"dbu_stipendiaten_az":"20013\/255","dbu_stipendiaten_anrede":"","dbu_stipendiaten_nachname":"Weikert","dbu_stipendiaten_vorname":"Tobias","dbu_stipendiaten_titel":"Dr.","dbu_stipendiaten_fbeginn":"2013-06-01 00:00:00","dbu_stipendiaten_fende":"2016-05-31 00:00:00","dbu_stipendiaten_e_anschrif":"Universit\u00e4t M\u00fcnster Institut f\u00fcr Biologie und Biotechnologie der Pflanzen","dbu_stipendiaten_betreuer":"Prof. Dr. Bruno Moerschbacher","dbu_stipendiaten_email_dienst":"Tobias-Weikert@gmx.de"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium\/52646","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/promotionsstipendium"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium\/52646\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":58658,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium\/52646\/revisions\/58658"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=52646"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=52646"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=52646"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
Chitosan ist ein biologisch abbaubarer, ungiftiger Vielfachzucker (Biopolymer), der aus Chitin hergestellt wird. Chitin wird aus einem Industrieabfall der Krabbenindustrie, den Krabbenschalen, gewonnen und besteht aus langen Ketten von verbundenen Zuckereinheiten. Die meisten dieser Einheiten tragen Essigs\u00e4ure-Gruppen (A), die enzymatisch (durch Biokatalysatoren) oder chemisch an zuf\u00e4lligen Positionen teilweise oder komplett entfernt werden k\u00f6nnen. Dabei entsteht eine positiv geladene Zuckereinheit (D). Eine Zuckerkette, bei der weniger als 50% der Zuckereinheiten Essigs\u00e4ure-Gruppen tragen (Anteil von A bei einer Zuckerkette = 50%), wird als Chitosan bezeichnet. Chitin\/Chitosan kann mithilfe von biologischen Werkzeugen (Enzymen) in kleinere Zuckerketten (Oligomere) gespalten werden. Zu diesen Enzymen geh\u00f6ren Chitinasen und Chitosanasen, die von vielen Bakterien, Pilzen und Pflanzen gebildet werden. Chitinasen spalten bevorzugt die Bindung zwischen A-A, w\u00e4hrend Chitosanasen bevorzugt die Bindung zwischen D-D spalten.
Es konnte bereits gezeigt werden, dass kleinere Zuckerketten des Chitosans eine Abwehrreaktion bei Reispflanzen ausl\u00f6sen k\u00f6nnen. Diese bioaktiven Zuckerketten entstanden bei der Spaltung von langen Chitosan-Zuckerketten mit einer Chitosanase (CSN) aus Bacillus<\/em> sp. MN. Spaltungsprodukte, welche aus dem gleichen Chitosan mit anderen Enzymen (z.B. Chitinasen) hergestellt wurden, zeigten keine oder eine deutlich schw\u00e4chere Bioaktivit\u00e4t. Diese Beobachtung legt nahe, dass die Anordnung von den Essigs\u00e4ure-Gruppen bei den Spaltungsprodukten einen starken Einfluss auf deren bioaktive Wirkung besitzt. In diesem Projekt sollen daher Enzym-Varianten der CSN mit ver\u00e4ndertem Spaltungsmuster hergestellt werden, um die Bioaktivit\u00e4t der entstehenden Spaltungsprodukte genauer zu untersuchen und zu optimieren. Dabei soll sich zeigen, ob eine Ver\u00e4nderung der Spaltungsprodukte der CSN eine Ver\u00e4nderung und m\u00f6glicherweise eine Verbesserung der Bioaktivit\u00e4t bewirkt. CSN besitzt sechs Zuckerbindetaschen (-3 bis +3), welche weitestgehend negativ geladen sind und daher positiv geladenes D eines Chitosans binden. Durch gezielte Ver\u00e4nderungen der Zuckerbindetaschen (z.B. durch eingebrachte positive Ladungen) der CSN sollen hier bevorzugte Bindungen zu A entstehen. Anschlie\u00dfend sollen die Spaltungsprodukte der Enzym-Varianten miteinander bez\u00fcglich ihrer Zusammensetzung und Bioaktivit\u00e4t auf Pflanzen verglichen werden.
Parallel soll in einem alternativen Ansatz die vorhandene Biodiversit\u00e4t genutzt werden, um unterschiedliche bioaktive Spaltungsprodukte herzustellen. Drei Chitosanasen aus verschiedenen Organismen sollen laut Literatur unterschiedliche Spaltungspositionen besitzen. W\u00e4hrend CSN ausschlie\u00dflich zwischen D-D zu spalten scheint, spaltet eine Chitosanase aus Streptomyces <\/em>sp. N174 zwischen D-D und A-D, und weitere aus Bacillus circulans <\/em>MH-K1 zwischen D-D und D-A. Durch diese unterschiedlichen Spaltungspositionen sollten bei der Spaltung des gleichen Chitosans mit diesen drei Enzymen unterschiedliche Spaltungsprodukte entstehen. Daher sollen diese vergleichend charakterisiert und deren Bioaktivit\u00e4t auf Pflanzen untersucht werden. Dabei soll sich zeigen, ob andere Chitosanasen ebenfalls Spaltungsprodukte mit bioaktiver Wirkung auf Pflanzen aus Chitosan produzieren.
Die Enzyme, die in den vorangegangenen Experimenten effizient bioaktive Spaltungsprodukte aus Chitosan produziert haben, sollen anschlie\u00dfend verwendet werden, um ein m\u00f6gliches Produktionsverfahren zur kosteneffizienten Herstellung von bioaktiven Zuckern aus Chitin\/Chitosan zu erarbeiten. Dadurch soll ein wichtiger Beitrag zur Etablierung eines effektiven und \u00f6kologischen Pflanzenschutzes mit Chitosan in Deutschland geleistet werden.
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