Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Chemische Fabrik Budenheim KG durchgeführt. Die weltweiten Phosphaterz-Vorkommen werden in den nächsten 100 bis 300 Jahren erschöpft sein. Strategien zur Minimierung des Phosphateinsatzes und des Phosphatrecyclings aus ungenutzten Phosphor-Abfallströmen müssen daher entwickelt werden. Wir haben mit Partnern bereits einen Prozess erarbeitet, um kurzkettiges Polyphosphat (Kettenlänge kleiner als 40 Untereinheiten) aus dem ungenutzten Phosphor-Abfallstrom Rapsschrot-Presskuchen herzustellen. In MeY4bioPP wird dieser Prozess durch genetische Optimierung des produzierenden Saccharomyces cerevisiae-Stamms wirtschaftlich tragbar gestaltet. Das Ziel wird die Produktion von langkettigem Polyphosphat (Kettenlänge größer als 60 Untereinheiten) mit hohem Ertrag und bisher unerreicht hohem Anteil an der Biomasse sein. Die genetische Optimierung umfasst a) zielgerichtete Deletion oder Überexprimierung von Enzymen des Polyphosphat-Stoffwechsels, b) das Screening einer Einzel-Gen-Deletions-Stammsammlung und c) Globales Transkriptionsmaschinerie Engineering, um gleichzeitig die Expressionsstärke vieler Gene zu modifizieren. Zusätzlich werden potentielle Anwendungen und Zielindustrien für langkettiges Polyphosphat identifiziert. Der Projektverbund besteht aus der Arbeitsgruppe Blank am Institut für angewandte Mikrobiologie - iAMB der RWTH Aachen (Deutschland) und der Chemischen Fabrik Budenheim (Budenheim in Deutschland). Mit dem MeY4bioPP Prozess wäre es erstmalig möglich finanziell tragbar und bio-basiert das neue Produkt langkettiges Polyphosphat herzustellen.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Molekulare Biowissenschaften durchgeführt. RhabdoFerm nutzt die Fähigkeit von Bakterien der Gattungen Photorhabdus und Xenorhabdus zur Produktion von Naturstoffen und entwickelt spezielle Stämme beider Bakterienarten, die eine ökonomische und nachhaltige Produktion wertvoller Naturstoffe aus Gram-negativen Bakterien erlauben. Damit werden die so erzeugten Stämme komplementär zu bereits etablierten Produktionsstämmen insbesondere für Biosynthese Gencluster aus GC-reichen Mikroorganismen (z.B. Streptomyceten oder Pseudomonaden) sein. Ziel von RhabdoFerm ist: (i) Die Reduktion der Genome von drei Modellstämmen um größer als 10% durch Identifizierung und Deletion aller Gene, die nicht relevant für die Naturstoff Produktion sind. (ii) Die Deletion aller eigenen Naturstoff Biosynthese Gencluster in diesen Modellstämmen, um eine stark vereinfachte Isolierung der Naturstoffe zu ermöglichen. (iii) Die Entwicklung eines günstigen Produktionsmediums basierend auf Reststoff-Strömen, um so die Produktionskosten für Naturstoffe weiter zu reduzieren. (iv) Die Nutzung der optimierten Stämme und optimierten Wachstumsbedingungen, um pharmazeutisch und biotechnologisch relevante Naturstoffe als Proof-of-concept zu produzieren.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Aachen University, Institut für Angewandte Mikrobiologie, Lehrstuhl für Angewandte Mikrobiologie durchgeführt. Die weltweiten Phosphaterz-Vorkommen werden in den nächsten 100 bis 300 Jahren erschöpft sein. Strategien zur Minimierung des Phosphateinsatzes und des Phosphatrecyclings aus ungenutzten Phosphor-Abfallströmen müssen daher entwickelt werden. Wir haben mit Partnern bereits einen Prozess erarbeitet, um kurzkettiges Polyphosphat (Kettenlänge kleiner als 40 Untereinheiten) aus dem ungenutzten Phosphor-Abfallstrom Rapsschrot-Presskuchen herzustellen. In MeY4bioPP wird dieser Prozess durch genetische Optimierung des produzierenden Saccharomyces cerevisiae-Stamms wirtschaftlich tragbar gestaltet. Das Ziel wird die Produktion von langkettigem Polyphosphat (Kettenlänge größer als 60 Untereinheiten) mit hohem Ertrag und bisher unerreicht hohem Anteil an der Biomasse sein. Die genetische Optimierung umfasst a) zielgerichtete Deletion oder Überexprimierung von Enzymen des Polyphosphat-Stoffwechsels, b) das Screening einer Einzel-Gen-Deletions-Stammsammlung und c) Globales Transkriptionsmaschinerie Engineering, um gleichzeitig die Expressionsstärke vieler Gene zu modifizieren. Zusätzlich werden potentielle Anwendungen und Zielindustrien für langkettiges Polyphosphat identifiziert. Der Projektverbund besteht aus der Arbeitsgruppe Blank am Institut für angewandte Mikrobiologie - iAMB der RWTH Aachen (Deutschland) und der Chemischen Fabrik Budenheim (Budenheim in Deutschland). Mit dem MeY4bioPP Prozess wäre es erstmalig möglich finanziell tragbar und bio-basiert das neue Produkt langkettiges Polyphosphat herzustellen.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. RhabdoFerm nutzt die Fähigkeit von Bakterien der Gattungen Photorhabdus und Xenorhabdus zur Produktion von Naturstoffen und entwickelt spezielle Stämme beider Bakterienarten, die eine ökonomische und nachhaltige Produktion wertvoller Naturstoffe aus Gram-negativen Bakterien erlauben. Damit werden die so erzeugten Stämme komplementär zu bereits etablierten Produktionsstämmen insbesondere für Biosynthese Gencluster aus GC-reichen Mikroorganismen (z.B. Streptomyceten oder Pseudomonaden) sein. Ziel von RhabdoFerm ist: (i) Die Reduktion der Genome von drei Modellstämmen um größer als 10% durch Identifizierung und Deletion aller Gene, die nicht relevant für die Naturstoff Produktion sind. (ii) Die Deletion aller eigenen Naturstoff Biosynthese Gencluster in diesen Modellstämmen, um eine stark vereinfachte Isolierung der Naturstoffe zu ermöglichen. (iii) Die Entwicklung eines günstigen Produktionsmediums basierend auf Reststoff-Strömen, um so die Produktionskosten für Naturstoffe weiter zu reduzieren. (iv) Die Nutzung der optimierten Stämme und optimierten Wachstumsbedingungen, um pharmazeutisch und biotechnologisch relevante Naturstoffe als Proof-of-concept zu produzieren.
Das Projekt "Teilvorhaben 2/1: Erprobung und Vergleich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Unternehmensgruppe Technischer Überwachungsverein Süddeutschland, TÜV Energie- und Systemtechnik durchgeführt. Das Projekt ist Teil eines Verbundvorhabens, bei dem es um die Entwicklung neuer Testverfahren zur Analyse biologischer Effekte durch umweltgefaehrdende Stoffe im Boden geht. Als Testorganismen werden Bodenbakterien verwendet, mit denen sich Toxizitaet und Mutagenitaet belasteter Boeden direkt messen lassen. Das vorliegende Teilprojekt konzentriert sich auf die Analyse mutagener (gentoxischer) Effekte. Dafuer werden Reportergensysteme entwickelt und eingesetzt, deren Inaktivierung durch alle Arten von Mutationen (Punktmutationen, Deletionen, Insertionen) erfolgen und positiv selektioniert werden kann. Die Verfahren zur Ermittlung mutagener Agenzien in Boeden mit diesem bakteriellen Reportersystem sollen weitgehend standardisiert werden. Die Validierung der hier und in den Parallelprojekten des Verbundvorhabens entwickelten Reportergensystemen soll durch ausfuehrliche Analysen im Vergleich mit etablierten oekotoxikologischen Testverfahren erfolgen.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Erprobung und Vergleich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Unternehmensgruppe Technischer Überwachungsverein Süddeutschland, TÜV Energie- und Systemtechnik durchgeführt. Das Projekt ist Teil eines Verbundvorhabens, bei der es um die Entwicklung neuer Testverfahren zur Analyse biologischer Effekte durch umweltgefaehrdende Stoffe im Boden geht. Als Testorganismen werden Bodenbakterien verwendet, mit denen sich Toxizitaet und Mutagenitaet belasteter Boeden direkt messen lassen. Das vorliegende Teilprojekt konzentriert sich auf die Analyse mutagener (genotoxischer) Effekte. Dafuer werden Reportergensysteme entwickelt und eingesetzt, deren Inaktivierung durch alle Arten von Mutationen (Punktmutationen, Deletionen, Insertionen) erfolgen und positiv selektioniert werden kann. Die Verfahren zur Ermittlung mutagener Agenzien in Boeden mit diesem bakteriellen Reportersystem sollen weitgehend standardisiert werden. Die Validierung der hier und in den Parallelprojekten des Verbundvorhabens entwickelten Reportergensysteme soll durch ausfuehrliche Analysen im Vergleich mit etablierten oekotoxikologischen Testverfahren erfolgen.
Das Projekt "Teil II" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Osnabrück, Abteilung Mikrobiologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist, den Einfluss des Bodentyps, von organischem Dünger sowie der Einarbeitung von belasteten Pflanzenresten in den Boden für die Aufnahme und Verteilung von Salmonella enterica und enterohämorrhagischen Escherichia coli (EHEC) in die Nutzpflanzen aufzuklären. Die Ziele des Vorhabens sind in drei Gruppen unterteilt: i) Etablierung von Methoden für den spezifischen Nachweis von Salmonella und EHEC in pflanzlichen Geweben und im Boden; ii) Untersuchung von Faktoren die den Umfang der Besiedlung von Nutzpflanzen mit Humanpathogenen beeinflussen. Aufgrund der bestehenden Gefährdung für den Verbraucher wird die Besiedelung von Kopfsalat und Feldsalat untersucht; und iii) Risikoeinschätzung für den Verbraucher. In dem Teilvorhaben wird die Bedeutung der genetischen Ausstattung von Salmonella enterica und EHEC bei der Kolonisierung von Pflanzen und der Übertragung über pflanzliche Lebensmittel untersucht. Dabei soll die Rolle von diversen Adhäsionsfaktoren durch gezielte Deletion oder experimentell kontrollierte Expression analysiert werden. Kolonisierung von Wurzel- und Blattgewebe, Biofilmbildung und Persistenz werden dabei quantifiziert (AP2). Der Effekt des Kontakts von S. enterica mit Pflanzengeweben wird über die Veränderungen des Transkriptoms bestimmt. Eine Kollektion von S. enterica Deletionsmutanten wird mit Plasmiden zur Expression von GFP oder dsRed markiert und deren Verbreitung in der Pflanze wird durch konfokale Fluoreszenzmikroskopie mit der von Wildtypstämmen vergleichen (AP3). Die Daten zum Zusammenhang zwischen genetischer Ausstattung von S. enterica und EHEC Stämmen und der Übertragungen durch pflanzliche Lebensmittel stellen einen Faktor der Risikoeinschätzung dar (AP4).
Das Projekt "Functional analysis of genes and enzymes involved in biofilm formation - Structural modifications of the expolysaccharide PIA and peptidoglycan in Staphylococcus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Institut für Mikrobielle Genetik durchgeführt. In numerous reports of the past two decades, it has been shown that especially biofilmforming staphylococci cause a new infection that is best described as 'chronic polymer-associated infection'. By genetic analysis we could show that two cell wall structures, the Polysaccharide Intercellular Adhesin PIA, alpha beta-1.6-linked N-acetylglucoseamine polymer, and the peptidoglycan, play a rote in biofilm formation. PIA is partially de-acetylated and we want to find out which gene and enzyme is responsibte for this reaction and how deacetylation alteres the physico-chemical properties of PIA, the bacterial growth and biofilm formation, and the biological activity of PIA especially immune modulation. IcaB is the most likely candidate for PIA de-acetylation, however, the final enzymatic prove is still lacking. In a search for biofilm-negative mutants we identified a new gene which we named tentatively oatA because it shows similarity to peptidoglycan 0-acetylases. The corresponding deletion mutant lacks biofilm formation an polystyrene or glass surface and is also sensitive to lysozyme, an important defense enzyme of the innate immune system. We plan to compare the peptidoglycan structure of wild-type and AoatA by HPLC/MS-analysis and to purify and characterize the OatA enzyme. The two topics deal with the modulation of two different cell wall structures, namely PIA and peptidoglycan. Although the structures are different, the studied genes, icaB and oatA, share some common features: They are both important for biofilm formation and the corresponding enzymes may catalyze related reactions de-acetylation (IcaB) and acetylation (OatA).
Das Projekt "Projekte des Institutes für umweltmedizinische Forschung (IUF) - Teilprojekt C: Molekulare Biomarker" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IUF - Leibniz-Institut für umweltmedizinische Forschung GmbH durchgeführt. Mit der 'common deletion' einer Mutation der mitochondrialen DNS, soll ein neuer molekularer Biomarker identifiziert werden, der in menschlichen Zellen durch Umweltnoxen induziert wird, die ihre Wirkung primär über die Generation von oxidativem Stress entfalten. Hierzu gehören neben der ultravioletten Strahlung auch feine und ultrafeine Staubpartikel. Die bisherigen in-vivo Untersuchungen haben gezeigt, dass die common deletion Eigenschaften eines Langzeitbiomarkers aufweisen. Dieser neuidentifizierte Biomarker könnte sich daher ideal zur Erfassung von Hochrisikogruppen und damit insbesondere auch zur Evaluation der Empfindlichkeit unterschiedlicher Altersgruppen gegenüber Umweltnoxen eignen. Unter Verwendung der DNS-Array-Technologie soll angestrebt werden, eine Reihe weiterer, zuvor unbekannter Biomarker zu identifizieren, deren Expression mit dem individuellen Hautkrebsrisiko des Menschen assoziiert zu sein scheint. Es sind folgende Themen vorgesehen: Thema 1: Molekulare Biomarker als Belastungsindikatoren für Umweltnoxen: Validierung und Suszeptibilitätsstudien in verschiedenen Altersgruppen der Bevölkerung. Thema 2: Identifikation von Biomarkern für Infrarot-A-induzierte Schäden an der menschlichen Haut. Thema 3: Altersabhängige Veränderungen in der umweltinduzierten Proteinoxidation.
Das Projekt "Determinanten der Krebsbildung bei Xiphophorus: I. Molekulare Konkretisierung der Krebsgene" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Fachbereich 08 Biologie, Chemie und Geowissenschaften, Institut für Genetik durchgeführt. Seit unserer formalgenetischen Erstbeschreibung von Krebsdeterminanten arbeiten wir an deren molekularbiologischer Konkretisierung. In der Berichtszeit untersuchten wir die Expression xiphophoriner Onkogene (x-oncs) in erblichen xiphophorinen Melanomen, Neuroblastomen, Fibrosarkomen und Karzinomen, deren Boesartigkeit durch den homozygoten Verlust eines keimbahnvererbten onkostatischen Gens, Diff, und deren Gutartigkeit durch den hemizygoten Verbleib von Diff determiniert wird. Onkogentranskripte in gesunden Embryonen, Neugeborenen und Adultendienten als Standard: In gutartigen Neoplasien fanden wir im allgemeinen eine embryotypischex-onc-Expression. In boesartigen Tumorenherrscht meist Ueberexpression. Dies trifft zu fuer zwei von vier x-erbB-Genen, zwei von vier x-erbA-Genen, alle drei x-sis-, zwei x-pdgf-r-, drei x-src- ,drei x-ras-Transkripte sowie fuer die Transkripte zweier Retrotransposons. Das restliche der x-erbBGene, die beiden restlichenx-erbA, sowie x-myc sind bei gut- und boesartigen Tumoren gleichbleibend mittelstark exprimiert. Keiner der Tumoren, wohl aber deren Zellkulturen, zeigten x-myb-Expression. An der Bildung einer Neoplasie arbeiten demnach viele Onkogene, deren Aktivitaet koordiniert ist. Hiermit koordiniert ist der Inositoleinbau in Phoshoinositide, der hier als Mass fuer die Wachstumsregulation der Tumoren betrachtet wird. Als Koordinator tritt das zur x-erbB-Familie gehoerende Onkogen x-erbB hoch a auf, denn es ist die einzige hier bekannte Krebsdeterminante, die neben der komplexen Korrelation von Onkogenexpression und Malignitaetsgrad einen Erbgang zeigt (Nachweiseines v-erbB-homologen Fragments im Southern-blot), der sich mit dem der Suszeptibilitaet zur Tumorbildung deckt. x-erbB hoch a ist demnach der eigentlichen Tumorbildung vorgeschaltet; es verhaelt sich wie ein Kapellmeister, der dem Orchester vorsteht, aber auch mit seinem eigenen Instrument zum Konzert beitraegt. Zwei terminale Deletionen in der Keimbahn brachten weitere Hinweise auf die Koordinatorfunktion von x-erbB hoch a: Die eine verlor ein Gen fuer die Differenzierung von Pigmentzell-Vorlaeufern, behielt aber x-erB hoch a; die andere verlor beide Gene; ansonsten sind sie genetisch mit den Traegern erblich gut- und boesartiger Melanome identisch. Phaenotypisch sind sie gleich und bilden keine Melanome. Es zeigte sich, dass die in den Melanomen vorgefundene konzertierte Aktion von Expression und Ueberexpression der Determinanten der Krebsbildung incl. Inositollipid Turnover von x-erbB hoch a abhaengt, egal ob Tumoren gebildet werden oder nicht.
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