Umweltvertr\u00e4gliche Biotenside aus RhodococcenMotivation:Mineral\u00f6lkohlenwasserstoffe (MKWs), polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAKs), polychlorierte Biphenyle (PCBs) und Biarylether geh\u00f6ren zu den bedeutendsten organischen Umweltschadstoffen. Ein wesentlicher Faktor des sch\u00e4digenden Potentials dieser Verbindungen ist ihre Persistenz, welche unter anderem durch ihre au\u00dferordentlich schlechten Wasserl\u00f6slichkeit begr\u00fcndet ist. Die damit verbundene schlechte Bioverf\u00fcgbarkeit erschwert den Abbau dieser organischen Schadstoffe durch Bodenmikroorganismen. Um sich diese Verbindungen trotzdem als Kohlenstoffquelle nutzbar zu machen, verf\u00fcgen manche Mikroorganismen \u00fcber Strategien zur Verbesserung der Bioverf\u00fcgbarkeit. Eine solche Strategie ist die Produktion von amphiphilen, ober- und grenzfl\u00e4chenaktiven Verbindungen. Durch die Freisetzung dieser Biotenside sind Bakterien in der Lage die Grenzfl\u00e4chenspannung zwischen den organischen Verbindungen und dem umgebenden Wasser herabzusetzen und so unter anderem die Emulsionsbildung zu beg\u00fcnstigen. Bleiben die Biotensidmolek\u00fcle an die Bakterienzellwand assoziiert, so bietet sich f\u00fcr die Bakterien die M\u00f6glichkeit der Anlagerung an die hydrophoben Schadstoffe. Die verbreitetste Gruppe von Biotensiden sind die Glycolipide. Sie bestehen aus Zucker- und Fetts\u00e4urebausteinen. Verglichen mit synthetischen Tensiden, verf\u00fcgen die Biotenside \u00fcber sehr gute tensidspezifische Kenndaten, wie z. B. eine in der Regel niedrigere kritische Micellbildungskonzentration (cmc). Dar\u00fcber hinaus sind sie schnell biologisch abbaubar und weit weniger toxisch als die synthetischen Tenside. Diese Eigenschaften favorisieren Biotenside f\u00fcr den Einsatz sowohl bei umwelttechnologisch relevanten Prozessen, wie der Altlastensanierung oder \u00d6lschadensbek\u00e4mpfung, als auch bei der Lebensmittelveredlung oder in den anspruchsvollen high-cost Anwendungen der Pharmazie und der Kosmetik. Einem gro\u00dftechnischen Einsatz der Biotenside stehen allerdings noch die hohen Produktionskosten im Weg, welche unter anderem in teuren Aufreinigungsprozessen begr\u00fcndet liegen. Zur Verbesserung der bislang nicht gegebenen Wettbewerbsf\u00e4higkeit der Biotenside ist eine Vertiefung der Kenntnisse \u00fcber die molekularen Grundlagen der Biotensidsynthese erforderlich. Ein besseres Verst\u00e4ndnis der Biosynthese bildet wiederum die Grundlage f\u00fcr die Konstruktion leistungsf\u00e4higer Produktionsst\u00e4mme. Diese Kenntnisse fehlen bisher weitgehend f\u00fcr Trehaloselipide, eine Gruppe neutraler und anionischer Glycolipide, welche von Rhodococcen und anderen Vertretern der Actinomyceten vornehmlich bei Wachstum auf Alkanen gebildet werden. Nichtionische Trehaloselipide zeigen ein hervorragendes Emulgationsverhalten f\u00fcr Kohlenwasserstoffe und wurden in der Vergangenheit bereits erfolgreich in Pilotstudien zur \u00d6lschadensbek\u00e4mpfung und ?Microbial Enanced Oil Recovery? eingesetzt.Problemstellung:Der Nachweis einer Beteiligung von Genen der Trehalose-6-phosphat-Synthase (otsA) und der Enoyl-Acylcarrierprotein-Reduktase (inhA) an der Trehalosedicorynomycolatsynthese soll durch Detektion auf Protein- und mRNA-Ebene zu definierten Zeiten des Wachstums bzw. der Biotensidbildung von Rhodococcus opacus 1CP gef\u00fchrt werden. Es ergibt sich dabei die Notwendigkeit der Aufzeichnung des Wachstumsverhaltens von Stamm 1CP w\u00e4hrend der Biotensidbildung. Dies ist im Gegensatz zum Wachstum auf l\u00f6slichen Substraten nicht durch klassische Tr\u00fcbungsmessungen m\u00f6glich. W\u00e4hrend der Kultivierung von Rhodococcus opacus 1CP auf langkettigen Alkanen kommt es aufgrund der Wasserunl\u00f6slichkeit der Substrate zur Aggregation von Zellen und zur Entstehung von Substrat\/\u00d6l-Partikeln. Diese Inhomogenit\u00e4ten verhindern eine photometrische Kontrolle des Wachstumsverlaufes ebenso wie eine reproduzierbare Probennahme zur Biomassebestimmung.L\u00f6sungsansatz:Statt der photometrischen Kontrolle des Wachstumsverlaufes sollen im Rahmen des Projekts kalorimetrische Methoden zur Bestimmung des Wachstumszustandes eingesetzt werden. Die Kalorimetrie erlaubt im Gegensatz zu den photometrischen Methoden prinzipiell uneingeschr\u00e4nkt die Aufzeichnung des Metabolismus unterschiedlichster Zellkulturen. Die W\u00e4rmeleistung ist dabei proportional zum physiologischen Zustand der Kultur. Weitere Vorteile der Kalorimetrie sind der nicht-invasive Charakter der Methode sowie die zeitnahe, kontinuierliche Messwerterfassung.Mit Hilfe kalorimetrischer Methoden soll das Wachstumsverhalten von Rhodococcus opacus 1CP auf n-Alkanen reproduzierbar verfolgt werden. Nachfolgende regulatorische Untersuchungen sollen Hinweise auf die Auswirkung unterschiedlicher Kultivierungsparameter auf die Biotensidausbeute liefern. Dies erm\u00f6glicht eine Optimierung der Kulturbedingungen hin zu einer m\u00f6glichst hohen Trehaloselipidausbeute. Zur Festlegung eines g\u00fcnstigen Erntezeitpunktes werden kalorimetrisch \u00fcberwachte Ans\u00e4tze zu definierten Zeitpunkten abgebrochen und hinsichtlich ihres Biomasse\/ Biotensid-Verh\u00e4ltnisses bestimmt.F\u00fcr den Nachweis der Beteiligung von Trehalose-6-phosphat-Synthase OtsA und Enoyl-ACP-Reduktase InhA an der Biotensidbildung erfolgt die Untersuchung der erhaltenen Biomasse zu verschiedenen Zeitpunkten des Wachstums auf Protein- und mRNA-Ebene hinsichtlich der Expression beider Enzyme. Zum Einsatz kommen hierzu klassische Methoden der 2D-PAGE bzw. der rTPCR und der RNA\/DNA- Hybridisierung.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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