Protein-Bioengineering der Bacillus sp. MN Chitosanase<\/p>\n
Der chemische Pflanzenschutz sichert zwar die vom Verbraucher gew\u00c3\u00bcnschte hohe Qualit\u00c3\u00a4t und den niedrigen Preis durch hohe Ernteertr\u00c3\u00a4ge (Ernteverlust beim Weizen ohne Pflanzenschutz \u00cb\u0153 50%, mit Pflanzenschutz \u00cb\u0153 14% in Deutschland), jedoch stellt er eine gro\u00c3\u0178e Belastung f\u00c3\u00bcr Mensch und \u00c3\u2013kosystem dar. Es werden h\u00c3\u00a4ufig gro\u00c3\u0178e Mengen naturfremder Stoffe auf landwirtschaftlichen Fl\u00c3\u00a4chen 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 \u00c3\u00b6kologisches 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\u00c3\u00bcnschte hohe Qualit\u00c3\u00a4t und den niedrigen Preis durch hohe Ernteertr\u00c3\u00a4ge (Ernteverlust beim Weizen ohne Pflanzenschutz \u00cb\u0153 50%, mit Pflanzenschutz \u00cb\u0153 14% in Deutschland), jedoch stellt er eine gro\u00c3\u0178e Belastung f\u00c3\u00bcr Mensch und \u00c3\u2013kosystem dar. Es werden h\u00c3\u00a4ufig gro\u00c3\u0178e 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\u00c3\u00a4t M\u00c3\u00bcnster Institut f\u00c3\u00bcr 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\u00c3\u00a4ure-Gruppen (A), die enzymatisch (durch Biokatalysatoren) oder chemisch an zuf\u00c3\u00a4lligen Positionen teilweise oder komplett entfernt werden k\u00c3\u00b6nnen. Dabei entsteht eine positiv geladene Zuckereinheit (D). Eine Zuckerkette, bei der weniger als 50% der Zuckereinheiten Essigs\u00c3\u00a4ure-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\u00c3\u00b6ren Chitinasen und Chitosanasen, die von vielen Bakterien, Pilzen und Pflanzen gebildet werden. Chitinasen spalten bevorzugt die Bindung zwischen A-A, w\u00c3\u00a4hrend Chitosanasen bevorzugt die Bindung zwischen D-D spalten.
Es konnte bereits gezeigt werden, dass kleinere Zuckerketten des Chitosans eine Abwehrreaktion bei Reispflanzen ausl\u00c3\u00b6sen k\u00c3\u00b6nnen. 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\u00c3\u00a4chere Bioaktivit\u00c3\u00a4t. Diese Beobachtung legt nahe, dass die Anordnung von den Essigs\u00c3\u00a4ure-Gruppen bei den Spaltungsprodukten einen starken Einfluss auf deren bioaktive Wirkung besitzt. In diesem Projekt sollen daher Enzym-Varianten der CSN mit ver\u00c3\u00a4ndertem Spaltungsmuster hergestellt werden, um die Bioaktivit\u00c3\u00a4t der entstehenden Spaltungsprodukte genauer zu untersuchen und zu optimieren. Dabei soll sich zeigen, ob eine Ver\u00c3\u00a4nderung der Spaltungsprodukte der CSN eine Ver\u00c3\u00a4nderung und m\u00c3\u00b6glicherweise eine Verbesserung der Bioaktivit\u00c3\u00a4t bewirkt. CSN besitzt sechs Zuckerbindetaschen (-3 bis +3), welche weitestgehend negativ geladen sind und daher positiv geladenes D eines Chitosans binden. Durch gezielte Ver\u00c3\u00a4nderungen der Zuckerbindetaschen (z.B. durch eingebrachte positive Ladungen) der CSN sollen hier bevorzugte Bindungen zu A entstehen. Anschlie\u00c3\u0178end sollen die Spaltungsprodukte der Enzym-Varianten miteinander bez\u00c3\u00bcglich ihrer Zusammensetzung und Bioaktivit\u00c3\u00a4t auf Pflanzen verglichen werden.
Parallel soll in einem alternativen Ansatz die vorhandene Biodiversit\u00c3\u00a4t genutzt werden, um unterschiedliche bioaktive Spaltungsprodukte herzustellen. Drei Chitosanasen aus verschiedenen Organismen sollen laut Literatur unterschiedliche Spaltungspositionen besitzen. W\u00c3\u00a4hrend CSN ausschlie\u00c3\u0178lich 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\u00c3\u00a4t 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\u00c3\u0178end verwendet werden, um ein m\u00c3\u00b6gliches Produktionsverfahren zur kosteneffizienten Herstellung von bioaktiven Zuckern aus Chitin\/Chitosan zu erarbeiten. Dadurch soll ein wichtiger Beitrag zur Etablierung eines effektiven und \u00c3\u00b6kologischen Pflanzenschutzes mit Chitosan in Deutschland geleistet werden.
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