Wasserstoffmetabolismus der Cyanobakterien<\/p>\n
\u00c2\u00a0Das Cyanobakterium Synechocystis spec. PCC 6803 <\/em>produziert Photowasserstoff im Licht und fermentativen Wasserstoff im Dunkeln. Im Licht ist die Photowasserstoffproduktion direkt mit dem photosynthetischen Elektronentransport verbunden. In vorangegangenen Arbeiten in unserer Arbeitsgruppe konnten wir zeigen, dass am Photosystem I (PSI) Ferredoxine als direkte Elektronen\u00c3\u00bcbertr\u00c3\u00a4ger zur Hydrogenase fungieren. Dies wurde bisher jedoch nur f\u00c3\u00bcr die pflanzlichen Ferredoxine mit einem [2Fe-2S]\u00e2\u20ac\u201cCluster gezeigt. In dieser Arbeit lag der Fokus auf zwei bakteriellen Ferredoxinen mit einem [4Fe-4S]\u00e2\u20ac\u201cCluster: Fdx7 (Sll0662) und Fdx9 (Slr2095). F\u00c3\u00bcr Fdx7 konnte kein Einfluss auf die Wasserstoffproduktion nachgewiesen werden, im Gegensatz zu Fdx9. Hier zeigten sich Ver\u00c3\u00a4nderungen in der Wasserstoffproduktion. Die Mutante in der fdx9 ausgeschaltet wurde zeigte eine geringere Photowasserstoffproduktion im Vergleich zum Wildtyp. Der genaue Einfluss muss jedoch weiter untersucht werden. Wasserstoffmetabolismus der Cyanobakterien \u00c2\u00a0Das Cyanobakterium Synechocystis spec. PCC 6803 produziert Photowasserstoff im Licht und fermentativen Wasserstoff im Dunkeln. Im Licht ist die Photowasserstoffproduktion direkt mit dem photosynthetischen Elektronentransport verbunden. In vorangegangenen Arbeiten in unserer Arbeitsgruppe konnten wir zeigen, dass am Photosystem I (PSI) Ferredoxine als direkte Elektronen\u00c3\u00bcbertr\u00c3\u00a4ger zur Hydrogenase fungieren. Dies wurde bisher jedoch nur […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[2477],"class_list":["post-52651","promotionsstipendium","type-promotionsstipendium","status-publish","hentry","tag-deutschland"],"meta_box":{"dbu_stipendiaten_az":"20013\/247","dbu_stipendiaten_anrede":"","dbu_stipendiaten_nachname":"Terberger","dbu_stipendiaten_vorname":"Karoline","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":"Christian-Albrechts-Universit\u00c3\u00a4t zu Kiel
In dieser Arbeit wurden ebenfalls die Flavoproteine flv2\/4 und flv3 deletiert, die eine wichtige Rolle im photosynthetischen Elektronentransport spielen. Es konnte gezeigt werden, dass der Flavoproteindimer Flv2\/4 in Konkurrenz mit der Hydrogenase um Elektronen steht und die Photowasserstoffproduktion in flv2\/4 im Gegensatz zum Wildtyp und zu flv3 entsprechend erh\u00c3\u00b6ht ist.
Fermentativer Wasserstoff wird im Dunkeln auf Kosten des Abbaus von Glykogen bzw. Glukose erzeugt. Bisher waren zwei Glukoseabbauwege in Synechocystis <\/em>bekannt, der Embden-Meyerhoff-Parnass- (EMP, oder Glykolyse) und der Oxidativer-Penthose-Phoshat- (OPP) Weg. Um untersuchen zu k\u00c3\u00b6nnen welcher Weg f\u00c3\u00bcr die fermentative Wasserstoffproduktion von Bedeutung ist, sollte der zentrale Kohlenstoffmetabolismus genauer analysiert werden. Eine vorangegangene Arbeit unserer Arbeitsgruppe lie\u00c3\u0178 vermuten, dass es neben dem EMP- und OPP-Weg noch einen weiteren, bisher unbekannten Glukoseabbauweg in Synechocystis <\/em>geben k\u00c3\u00b6nnte: den Entner-Doudoroff- (ED) Weg. \u00c3\u0153ber Sequenzvergleiche wurden die f\u00c3\u00bcr den ED-Weg essentiellen Gene, sll0107 als potentielle KDPG-Aldolase (Eda) und slr0452 als potentielle 6-P-Glukonat-Dehydratase (Edd) identifiziert. In dieser Arbeit konnte die potentielle KDPG-Aldolase (Eda) komplett und edd teilweise aus dem Genom von Synechocystis<\/em> deletiert werden. Beide Mutanten zeigten einen ausgepr\u00c3\u00a4gten Ph\u00c3\u00a4notyp im Wachstum unter mixotrophen Bedingungen (im Dauerlicht unter Zugabe von Glukose). Die potentielle KDPG-Aldolase aus Synechocystis <\/em>wurde in Synechocystis<\/em> \u00c3\u00bcberexprimiert und isoliert. Das Enzym setzte KDPG mit einem KM-Wert von 0,095 zu Pyruvat um. Der Wachstumsph\u00c3\u00a4notyp der eda-Mutante, lie\u00c3\u0178 sich durch eine \u00c3\u0153berexpression der KDPG-Aldolase aus Synechocystis<\/em> und aus E. coli<\/em> komplementieren. Zusammengenommen, weisen diese Ergebnisse darauf hin, dass der Enter-Doudoroff-Weg in Synechocystis abl\u00c3\u00a4uft und hier als Glukoseabbauweg lange \u00c3\u00bcbersehen wurde.
Datenbankrecherchen unserer Arbeitsgruppe hatten ergeben, dass potentielle Gene f\u00c3\u00bcr das Schl\u00c3\u00bcsselenzym des ED-Weges (die KDPG-Aldolase) und edd auch in Pflanzengenomen weit verbreitet sind. Aus diesem Grund wurde die potentielle KDPG-Aldolase aus Gerste (Hordeum vulgare) in E. coli \u00c3\u00bcberexprimiert und isoliert. Sie setzte KDPG mit einem KM-Wert von 0,35 zu Pyruvat um. Gerste verf\u00c3\u00bcgt damit wie Synechocystis \u00c3\u00bcber eine funktionelle KDPG -Aldolase.
Erste Wasserstoffmessungen mit verschiedenen Mutanten, in denen entweder der ED-, der EMP- oder der OPP-Weg unterbrochen war, zeigte, dass insbesondere der OPP-Weg eine Rolle f\u00c3\u00bcr die fermentative Wasserstoffproduktion spielen k\u00c3\u00b6nnte. Da diese Mutante unter den gegebenen Bedingungen nicht gut wuchs, kann die verminderte fermentative Wasserstoffproduktion jedoch auch eine indirekte Folge auf das Ausschalten des OPP-Weges sein. In einem Experiment zeigte die Mutante mit deletiertem ED-Weg eine stark gesteigerte fermentative Wasserstoffproduktion. <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Botanisches Institut und Botanischer Garten
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