Natürliches organisches Material (NOM) ist die Triebfeder für viele biogeochemische Prozesse in Böden und Grundwässern. Diese herausragende Rolle resultiert nicht nur aus dessen Eigenschaft als Elektronendonor sondern insbesondere auch durch die Fähigkeit Elektronen aufzunehmen und zu speichern (Redoxpuffer) sowie Redoxprozesse zwischen anderen redoxsensitiven Spezies zu vermitteln und zu beschleunigen (Mediator). Obwohl NOM in Böden und Grundwässern zu einem erheblichen Teil in sorbierter Form vorliegt, wurde der Einfluss von Redoxzustand und Redoxeigenschaften auf die Sorption von NOM bisher nicht detailliert untersucht und umgekehrt auch nicht der Einfluss von Sorption auf dessen Redoxzustand. Wir postulieren, dass die Redoxeigenschaften von adsorbiertem NOM sich signifikannt unterscheiden von gelöstem NOM aufgrund von Fraktionierungsvorgängen und Konformationsänderungen. Die vorgeschlagenen Forschungsarbeiten zielen darauf ab, diese Prozesse im Detail zu untersuchen um somit eine Grundlage zu schaffen für ein mechanistisches Verständnis wie Sorptionsprozesse die biogeochemischen Funktionen in natürlichen wässrigen Systemen steuern. Da Sorption die mobilen und immobilen Fraktionen von NOM in diesen Systemen bestimmt, sind die Resultate auch relevant für die Beurteilung der Rolle von NOM für Transport und Transformation von Schadstoffen und mikrobiellen Atmungsprozessen. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts möchten wir konkret folgende Kernfragen bearbeiten:- Wie verändert Sorption an natürliche Oberflächen per se (d.h. ohne Elektronentransfer mit dem Sorbens) die Redoxeigenschaften von NOM (Elektronenakzeptor/-donor Kapazität, EH-Werte und -Verteilung, Elektronenmediator-Eigenschaften) - Wie beeinflusst der Redoxzustand von NOM dessen Sorptionsverhalten? - Wie beeinflusst Elektronentransfer zwischen Sorbens und NOM dessen Redoxeigenschaften? - Welchen Einfluss haben Materialeigenschaften von NOM (Herkunft, Aromatizität, Säure/Base Eigenschaften etc.) auf Sorptions- und Redoxprozesse? Hierzu werden wir im Labor mit Hilfe von Batchversuchen unter umweltrelevanten Bedingungen systematisch den Einfluss von Sorptionsprozessen an unterschiedliche natürliche Oberflächen auf die Redoxeigenschaften verschiedenartiger NOM-Proben und Chinon-Modellverbindungen untersuchen und dabei neuartige und sensitive elektrochemische Methoden anwenden. Da NOM-Überzüge auf Mineralien praktisch in allen natürlichen Systemen vorhanden sind erwarten wir uns von den Forschungsergebnissen einen wesentlichen Erkenntnisgewinn im Hinblick auf ein quantitatives Verständnis von Redoxprozessen in natürlichen heterogenen Systemen. Die Resultate sollen somit die Grundlage bilden für eine Weiterentwicklung quantitativer Modelle zur Beschreibung biogeochemischer Prozesse an der Mineral-Wasser Grenzfläche unter natürlichen Bedingungen.
Im menschlichen Körper gibt es verschiedene Häm-Peroxidasen, die in der unspezifischen Immunabwehr eine wichtige Rolle spielen. Laktoperoxidase (LPO) findet man beispielsweise in der Muttermilch, im Speichel und in der Tränenflüssigkeit. Eosinophile Peroxidase (EPO) kommt in speziellen weißen Blutzellen, den sog. Eosinophilen, in hoher Konzentration vor und wird bei Befall des menschlichen Körpers mit Parasiten ausgeschüttet. Beide Enzyme produzieren durch Oxidation von Halogeniden und Thiocyanat antimikrobiell wirkende Oxidationsmittel. Auf der anderen Seite wird spekuliert, dass beide Proteine an der Entstehung von Krankheiten beteiligt sind. Laktoperoxidase beispielsweise soll durch Oxidation von Arzneimitteln oder körperfremden Stoffen an der Entstehung von Brustkrebs beteiligt sein, während EPO eine wichtige Rolle bei allergischen und chronischen Atemwegserkrankungen (z.B. Asthma) zu spielen scheint. Vor allem aufgrund des beschränkten Zugangs zu natürlichen Quellen und die schwierige Reinigung, sind allerdings sowohl die funktionalen als auch strukturellen Eigenschaften von beiden humanen Enzymen weitgehend unbekannt. Basierend auf unserer Erfahrung in der Expression verwandter Proteine in produzierenden Säugetierzelllinien, ist uns kürzlich die gentechnische Herstellung von (rekombinanter) humaner Laktoperoxidase gelungen. Erste Versuche in der Produktion rekombinanter humaner EPO sind ebenfalls vielversprechend. Nach Optimierung der Produktion und Evaluierung alternativer Klonierungsstrategien und Produktionszelllinien sollen beide Oxidoreduktasen in hoher Ausbeute produziert werden. Mit Hilfe dieser Modellprotein können dann erstmals umfangreiche Struktur-Funktionsbeziehungen durch eine Kombination von molekularbiologischen, biochemischen und biophysikalischen Methoden durchgeführt werden. Mit Hilfe der UV-Vis und Resonanz-Ramanspektroskopie werden Hämstruktur- und Umgebung, sowie Oxidations- und Spinzustand des Hämeisens untersucht. Spektroelektrochemische Untersuchen werden Rückschlüsse auf die Reduktionspotentiale relevanter Redoxpaare erlauben. Mittels Multimixing-Stopped-flow-Spektroskopie in Kombination mit Mutagenese sollen schließlich die Mechanismen der Liganden bzw. Substratbindung im aktiven Zentrum als auch sämtliche Redox-Teilreaktionen des Halogenid- und Peroxidasezyklus aufgeklärt werden. Parallel wird versucht beide Proteine zu kristallisieren und ihre Struktur mittels Röntgenbeugung aufzuklären. Die Untersuchungen werden in Zusammenarbeit mit drei renommierten Gruppen in Italien und Spanien durchgeführt. Diese Forschungen sind nicht nur die notwendige Basis für das Verständnis der physiologischen und pathophysiologischen Rolle(n) von LPO und EPO, sondern auch für die zukünftige rationale Entwicklung von spezifischen Pharmazeutika.
Delivering sustainable food production in the face of climate change requires a revolution in breeding crops that deliver high and sustainable yield under fluctuating disadvantageous environmental conditions. The ancestral wild germplasm of modern crops contains allelic variants that can achieve this goal, yet modern crops are becoming increasingly depleted in biodiversity. The two key obstacles to successful exploitation of wild germplasm are finding the wild-derived alleles needed and testing them in the field. The BARLEY-NAM project will use wild barley (Hordeum vulgare ssp. spontaneum) as a model and apply novel genomic and breeding tools to improve agronomic performance of elite barley under abiotic and biotic stresses. For this, we will apply the nested association mapping (NAM) approach using the first cereal NAM population, HEB-25. HEB-25 comprises 1,420 BC1S3 lines, sub-divided into 25 families, originating from crosses of the elite barley cultivar Barke with 25 different wild barley donors. The HEB-25 lines will first be assessed for allele content at 21,643 genes (every known high-confidence barley gene), employing state-of-the-art exome capture and next generation sequencing. Second, all HEB lines will be cultivated in field trials in Germany, Scotland and Israel to assess agronomic performance under nitrogen deficiency, drought and pathogen attack. Yield components and nutrient content will be scored, as well as resistance against the major barley diseases leaf rust, yellow rust and net blotch. In addition, agronomic performance will be modelled by non-invasive remote sensing technology to establish phenotype predictions. Third, the collected data sets will be archived and further processed in a central data warehouse, built around a custom web-accessible relational database. Fourth, genotype and phenotype data of HEB-25 will be combined in a genome-wide association scan (GWAS) to identify wild barley alleles that improve plant performance under stress. Fifth, to validate the identified trait-improving exotic alleles, segregating high-resolution progeny will be developed from the HEB lines. The BARLEY-NAM project will be beneficial in two directions. On the one hand, the genes and gene variants regulating agronomic traits in barley will be defined at a level of detail unprecedented for the crop and this will inform future strategies for parallel improvement in wheat and rye. On the other hand, trait-improving wild barley alleles will be available for application in future barley breeding. This will lead to new barley cultivars with improved performance and extend the biodiversity and sustainability of the elite barley gene pool.
The goal of the proposed research project is to reconstruct a human cornea in vitro, for use both in corneal grafting and as an alternative to animal models for cosmeto-pharmacotoxicity testing. The project responds to the urgent need to develop new forms of corneal replacements as alternatives to the use of donor corneas, in view of the worldwide shortage of donors, the increasing risk of transmissible diseases, the widespread use of corrective surgery, which renders corneas unsuitable for grafting, and the severe limitations of currently available synthetic polymer-based artificial corneas (keratoprostheses). The originality of the proposal lies in the use of recombinant human extra cellular matrix proteins to build a engineered-engineered scaffold to support growth of the different cell types found in the cornea, cells to be derived from human adult stem cell pools. The development of a reconstructed human cornea will represent a real breakthrough, allowing diseased or damaged corneas to be replaced by tissue-engineered human corneal equivalents that resemble in all respects their natural counterparts. The proposal also responds to impending ED legislation banning the marketing of cosmetic products that have been tested on animals, using procedures such as the Raise rabbit eye irritation test. The development of tissue-engineered corneas will provide a non-animal alternative, which will therefore alleviate animal suffering. The project will lead to a transformation of industry to meet societal needs using innovative, knowledge-based approaches integrating Nan technology and biotechnology. The project brings together 14 participants with complementary expertise from 9 different countries, including basic scientists, ophthalmologists and industrialists (three Sees). Ethical and standardisation aspects will also be included. Prime Contractor: Centre National de la Recherche Scientifique, Institut de Biologie et Chimie des Proteines - UMR5086; Paris; France.
Das Ziel des Projekts ist es, ein fundamentales Verständnis hinsichtlich der Abtrennung von langlebigen Radionukliden aus nuklearem Abfall zu erlangen. Das Projekt beinhaltet eine starke Komponente der Aus- und Weiterbildung junger Wissenschaftler in Forschungsthemen zur nuklearen Entsorgung sowie ihre Vernetzung in der europäischen Forschungslandschaft. Dies wird entscheidend zu einem sicheren Umgang mit radioaktiven Abfällen und zum Erhalt der hierzu notwendigen Kompetenz beitragen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden die beteiligten Verbundpartner aus Universitäten und nationale Forschungseinrichtungen ihre Expertise und Aktivitäten in Synthese, Spektroskopie, Technologie und Theorie bündeln, um zu einem tieferen Verständnis der auf Flüssig-Flüssig-Extraktion basierten Abtrennprozesse für Actiniden auf molekularer Größenskala zu gelangen. Durch die starke Beteiligung von Nachwuchswissenschaftlern trägt das Projekt direkt zum Erhalt der Kompetenz auf dem Gebiet der Actiniden- und Radiochemie sowie der sicheren Nuklearen Entsorgung bei. Die Synthese neuer N- und S-Donor-Extraktionsmittel und deren Charakterisierung mit 'state-of-the-art' experimentellen Methoden werden in vier Arbeitspakete durchgeführt: 1) 'Synthese und Screening-Tests'; 2) 'Synthese und Spektroskopische Untersuchungen'; 3) 'Prozessstudien'; 4) 'Nachwuchsförderung'
Das Ziel des Projekts ist es, ein fundamentales Verständnis hinsichtlich der Abtrennung von langlebigen Radionukliden aus nuklearem Abfall zu erlangen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden die beteiligten Verbundpartner aus Universitäten und nationalen Forschungseinrichtungen ihre Expertise und Aktivitäten in Synthese, Spektroskopie, Technologie und Theorie bündeln, um zu einem tieferen Verständnis der auf Flüssig-Flüssig-Extraktion basierten Abtrennprozesse für Actiniden auf molekularer Größenskala zu gelangen. Das Projekt beinhaltet eine starke Komponente der Aus- und Weiterbildung junger Wissenschaftler in Forschungsthemen zur nuklearen Entsorgung sowie ihre Vernetzung in der europäischen Forschungslandschaft. Dies wird entscheidend zu einem sicheren Umgang mit radioaktiven Abfällen und zum Erhalt der hierzu notwendigen Kompetenz auf dem Gebiet der Actiniden- und Radiochemie sowie sicheren nuklearen Entsorgung beitragen. Die Synthese neuer N- und S-Donor-Extraktionsmittel und deren Charakterisierung mit 'state-of-the-art' experimentellen Methoden werden in vier Arbeitspakete durchgeführt: 1) Ligand-Synthese und Screening-Tests; 2) Darstellung von f-Element-Komplexen und spektroskopische Untersuchungen; 3) Prozessstudien in Hinblick auf eine Einbindung im Konditionieren; 4) Nachwuchsförderung und europäische Vernetzung.
Das Ziel des Projekts ist es, ein fundamentales Verständnis hinsichtlich der Abtrennung von langlebigen Radionukliden aus nuklearem Abfall zu erlangen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden die beteiligten Verbundpartner aus Universitäten und nationale Forschungseinrichtungen ihre Expertise und Aktivitäten in Synthese, Spektroskopie, Technologie und Theorie bündeln, um zu einem tieferen Verständnis der auf Flüssig-Flüssig-Extraktion basierten Abtrennprozesse für Actiniden auf molekularer Größenskala zu gelangen. Das Projekt beinhaltet eine starke Komponente der Aus- und Weiterbildung junger Wissenschaftler in Forschungsthemen zur nuklearen Entsorgung sowie ihre Vernetzung in der europäischen Forschungslandschaft. Dies wird entscheidend zu einem sicheren Umgang mit radioaktiven Abfällen und zum Erhalt der hierzu notwendigen Kompetenz auf dem Gebiet der Actiniden- und Radiochemie sowie sichere nukleare Entsorgung beitragen. Die Synthese neuer N- und S-Donor-Extraktionsmittel und deren Charakterisierung mit 'state-of-the-art' experimentellen Methoden werden in vier Arbeitspakete durchgeführt: 1) Ligand-Synthese und Screening-Tests; 2) Darstellung von f-Elemente-Komplexen und spektroskopische Untersuchungen; 3) Prozessstudien in Hinblick auf eine Einbindung im Konditionieren; 4) Nachwuchsförderung und europäische Vernetzung
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| Förderprogramm | 23 |
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| offen | 23 |
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