Detailseite
Projekt
Charakterisierung der mikrobiellen Dehalogenierung mittels substanzspezifischer Isotopenanalyse
Antragstellerin
Dr. Ivonne Nijenhuis
Fachliche Zuordnung
Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
Förderung
Förderung von 2011 bis 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 171475307
Obwohl Organohalogenid-Respiration in den letzten Jahrzehnten intensiv untersucht worden ist, ist immer noch unklar, welche Mechanismen an der Reaktion beteiligt sind. Die Variabilität der Kohlenstoffisotopenfraktionierung einer Vielzahl von Bakterienstämmen im Verlauf der reduktiven Dechlorierung von chlorierten Ethenen zeigt, dass der biochemische Mechanismus der Bindungsspaltung von Halogen-Kohlenstoff Unterschiede aufweist, obwohl ähnliche Enzyme an der Spaltung dieser Bindung beteiligt sind. In der ersten Phase von FOR1530 konnten wir zeigen, dass die Variabilität der enzymatischen Isotopenfraktionierung unabhängig von den Corrinoid-Cofaktoren ist, jedoch abhängig von den Eigenschaften der Zellhülle und der Enzymstruktur. Demzufolge wird angenommen, dass die Reaktionsmechanismen in den unterschiedlichen Dehalogenierern ähnlich sind. Interessanterweise haben Dehalococcoides mccartyi-Stämme verschiedene Enzyme, die in der Lage sind, eine Vielzahl an Substraten zu dehalogenieren, unter anderem Dichlorethene und 1,2-Dichlorethan, sowie Chlorbenzole und Hexachlorocyclohexan. Diese Dehalogenierungsreaktionen, Hydrogenolyse und Dichloroelimination, scheinen am gleichen Enzym stattzufinden. Weiter unterscheidet sich die vorhergesagte Zwei-Schritt Dearomatisierung/H-Halid-Eliminierung in Thauera aromatica von dem Organohalid-Respirationsmechanismus. Daher ist das vorgeschlagene Ziel der zweiten Phase von FOR1530, die unterschiedlichen Reaktionen der offenbar identischen Enzyme aufzuklären (WP1). Dies setzt die Identifikation und Isolierung von reduktiven Dehalogenasen voraus (WP2). Dazu werden weiteren Typen der Dehalogenierungsreaktion mit dem Organohalid-Respirationsmechanismus verglichen (WP3). Des Weiteren sollen Mikroorganismen mit interessanten und neuen Reaktionsfähigkeiten angereichert und isoliert werden (WP4). Für diesen Zweck wird die Komponenten-spezifische Analyse der stabilen Isotopen genutzt, um Unterschiede und Ähnlichkeiten in den Reaktionsmechanismen aufzuklären. Die Isotopenfraktionierungsmuster der C-, Cl-/Br-, und H-Isotope, sowie die Solvent Kinetic Effects sollen zur Charakterisierung des Reaktionsmechanismus verwendet werden.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
