Silikatprozessierung bei Diatomeen

• Antragsteller: Professor Dr. Eike Brunner
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511871773

Das vorliegende Projekt zielt auf ein grundlegendes Verständnis des intrazellulären Zustandes und der Stabilisierung der von Diatomeen aus ihrer Umgebung aufgenommenen Kieselsäure. Vorherige Arbeiten zeigten übereinstimmend das Vorhandensein signifikant hoher Konzentrationen von siliziumhaltigen Spezies/ Silikatpräkursoren, welche in Form sog. intrazellulärer "Silicon Storage Pools" (SSPs) stabilisiert vorliegen, bevor die Zellwandsynthese im sog. "Silicon Deposition Vesicle" (SDV) stattfindet. Für den noch unbekannten Stabilisierungsmechanismus existieren verschiedene Hypothesen. Im Vordergrund der ersten Projektperiode steht die Charakterisierung der chemischen Zusammensetzung und Struktur der SSPs. Es wird zudem untersucht, wie die SSPs von den Wachstumsbedingungen und dem Zellzyklus abhängen. Die Extraktion und Fraktionierung des SSP-haltigen Zellmaterials wird zunächst auf Zentrifugationsexperimenten beruhen. Der Siliziumgehalt der SSPs wird mittels Methoden wie Molybdänblautest und optischer Emissionsspektroskopie (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy, ICP-OES) bestimmt. Daran schließen sich detaillierte analytische Untersuchungen mittels 29Si NMR-Spektroskopie und Massenspektrometrie (MS) an. Die mögliche Stabilisierung der SSPs durch langkettige Polyamine (long-chain polyamines, LCPAs) oder LCPA-modifizierte Proteine soll dann durch eine Kombination von Massenspektrometrie und modernen Festkörper-NMR-Methoden sowie optischer Spektroskopie (IR/Raman) untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen