FOR 1530:  Anaerobic Biological Dehalogenation: Organisms, Biochemistry, and (Eco-)physiology

• Fachliche Zuordnung: Medizin
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 171475307

Halogenierte Kohlenwasserstoffe sind an vielen Standorten nachzuweisen. Sie können entweder natürlichen oder anthropogenen Ursprungs sein. Vor allem die vom Menschen in die Umwelt eingebrachten halogenierten Verbindungen sind oft umweltschädlich, toxisch und/oder krebserregend; flüchtige halogenierte Verbindungen zerstören darüber hinaus die Ozonschicht unseres Planeten. Oftmals sind halogenierte Verbindungen wie zum Beispiel Tetrachlorethen (PCE) weitgehend persistent an kontaminierten Standorten, da sie dort nur recht langsam abgebaut beziehungsweise dehalogeniert werden.
Für die biologische Dechlorierung hoch chlorierter Verbindungen wie zum Beispiel PCE an solchen Standorten sind strikt anaerobe Bakterien verantwortlich, die in der Lage sind, unter Ausschluss von Sauerstoff mit halogenierten Kohlenwasserstoffen zu atmen (Organohalid-Respiration). Die halogenierten Verbindungen werden im Zuge dieser Atmung reduktiv dehalogeniert. Dieser Prozess ist an die Synthese von ATP, also an die Konservierung von Energie gekoppelt. Die Organohalid-Respiration steht im Fokus der geplanten Forschung. Dabei sollen alle wesentlichen Aspekte dieser neuartigen anaeroben Atmung untersucht werden. Diese Aspekte umfassen die Physiologie und biochemischen Katalysemechanismen ebenso wie die Mechanismen der Energiekonservierung, den Aufbau der Atmungskette und die Regulation der beteiligten Komponenten.
Voraussetzung für die Untersuchungen ist unter anderem auch die Kenntnis des Genoms der Bakterien, die Organohalid-Respiration durchführen. Dazu sind bereits einige Genome bekannt, weitere Genome werden im Rahmen der Forschungsprojekte sequenziert werden. Auf Basis dieser Sequenz können unter geeigneten Bedingungen Komponenten der Elektronentransportkette der Organohalid-Respiration identifiziert und anschließend näher charakterisiert werden.
Die geplanten Untersuchungen sollen auf der einen Seite zum Verständnis der Organohalid-Respiration und ihrer Rolle im globalen Halogenzyklus beitragen und auf der anderen Seite die Basis darstellen für die Anwendung in der biologischen Beseitigung von halogenierten Verbindungen an kontaminierten Standorten.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Biochemie der Atmungskette in Dehalococcoides Stamm CBDB1 (Antragsteller Adrian, Lorenz )
• Charakterisierung der mikrobiellen Dehalogenierung mittels substanzspezifischer Isotopenanalyse (Antragstellerin Nijenhuis, Ivonne )
• Dehalogenierung halogenierter Benzoesäuren in Denitrifizierern (Antragsteller Boll, Matthias )
• Die Funktion des Formiat Dehydrogenase Orthologen und der Hydrogenasen in der Organohalidrespiration von Dehalococcoides mccartyi (Antragsteller Sawers, Gary )
• Energiekonservierung über Organohalid-Respiration in Sulfurospirillum multivorans (Antragstellerin Diekert, Gabriele )
• Regulation der Organohalidrespiration in Dehalococcoides mccartyi-Stämmen (Antragstellerin Lechner, Ute )
• Regulation der substratabhängigen Expression und Aktivität von dehalogenierenden Enzymen in Dehalococcoides mccartyi strain CBDB1 (Antragsteller von Bergen, Martin )
• Zentralprojekt (Antragstellerin Diekert, Gabriele )

• Sprecherin: Professorin Dr. Gabriele Diekert
• stellvertr. Sprecher: Professor Dr. Lorenz Adrian
• Beteiligte Person: Professor Dr. Hauke Smidt