Mikroben als Umweltsanierer Mikrobiologen lassen Bakterien

URL: http://www.uni-jena.de/Mitteilungen/PM140801_Mikroben.pdf
Mikroben als Umweltsanierer
Mikrobiologen lassen Bakterien Enzyme zum Abbau giftiger
Chlorverbindungen produzieren
Tetrachlorethen ist eine farblose, leicht flüchtige und nicht brennbare Flüssigkeit. Dank ihres
großen Fettlösevermögens findet sie vor allem in der Textilreinigung sowie der Optik- und
Metallindustrie zur Entfettung von Oberflächen Anwendung. Mehr als 100.000 Tonnen fallen Jahr
für Jahr weltweit an. Und das ist ein Problem: Denn Tetrachlorethen ist nicht nur krebserregend
und ein Umweltgift. Es ist in Anwesenheit von Sauerstoff nicht biologisch abbaubar und reichert
sich stattdessen im Boden und Grundwasser an. "Von dort ist der Weg nicht weit in die
menschliche Nahrungskette", sagt Dr. Torsten Schubert von der Friedrich-Schiller-Universität Jena.
Daher sei es dringend notwendig, Methoden zu entwickeln, chlorierte Schadstoffe zu entgiften, so
der Mikrobiologe weiter.
Beim Abbau chlorierter Kohlenwasserstoffe in der Umwelt könnten Mikroorganismen eine wichtige
Rolle spielen. "Es gibt Bakterien, die in Abwesenheit von Sauerstoff Substanzen, wie
Tetrachlorethen, entgiften können", weiß Dr. Schubert. Allerdings werden solche Mikroben bislang
nur selten für die Sanierung genutzt. "Sie lassen sich nur schwer aus der Natur isolieren und im
Labor kultivieren." Außerdem besitzen diese Bakterien häufig mehrere dechlorierende Enzyme, die
sogenannten reduktiven Dehalogenasen, mit ganz unterschiedlichen Substratspektren, was die
Charakterisierung dieser biologischen Katalysatoren erschwert.
Doch Anita Mac Nelly aus dem Team um Dr. Schubert ist es jetzt gelungen, Bakterien
heranzuzüchten, die entsprechende Dehalogenasen in Reinform produzieren können. Wie die
Forscher in der Fachzeitschrift "Applied und Environmental Microbiology" schreiben, haben sie das
ursprünglich nicht-dechlorierende Bakterium Shimwellia blattae dazu gebracht, nicht nur ein
funktionstüchtiges Tetrachlorethen-abbauendes Enzym sondern auch eine spezifische
Dehalogenase zum Abbau anderer halogenierter Verbindungen zu produzieren (DOI:
10.1128/AEM.00881-14).
Universelle Plattform zur Charakterisierung von Enzymen
"Ziel der vorliegenden Arbeit war es, zunächst eine einfache und universelle Produktionsplattform
zu schaffen, um die Schadstoff-abbauenden Enzyme unabhängig von ihrem Ursprungsorganismus
einer Charakterisierung zugänglich zu machen", erläutert Dr. Schubert. Dazu haben die Jenaer
Forscher ein Dehalogenase-Gen, das die Bauanleitung für das gewünschte Enzym enthält, aus
dem Mikroorganismus Desulfitobacterium hafniense in das leicht zu kultivierende Bakterium
Shimwellia blattae übertragen. Shimwellia blattae ist ein aus dem Darm der Küchenschabe
isolierter und vergleichsweise anspruchsloser Mikroorganismus, der sich für die Produktion der
dechlorierenden Enzyme bestens eignet, da er das hierfür essentielle Kobalt-haltige Vitamin B12 in
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ausreichenden Mengen produzieren kann.
In weiterführenden Arbeiten wollen die Mikrobiologen nun die so erhaltenen Enzyme hinsichtlich
ihres Aufbaus und ihrer Funktion umfassend charakterisieren. "Die Kenntnis des
Katalysemechanismus ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, dass wir diese Enzyme in
absehbarer Zeit für die Sanierung von kontaminierten Grundwässern oder Böden nutzen können",
macht Dr. Schubert deutlich. An diesem langfristigen Ziel arbeiten die Mikrobiologen der Uni Jena
u. a. im Rahmen der kürzlich um eine zweite Förderperiode verlängerten DFG-Forschergruppe
"Anaerobic Biological Dehalogenation".
Original-Publikation:
Mac Nelly A et al. Functional heterologous production of reductive dehalogenases from
Desulfitobacterium hafniense strains, Applied and Environmental Microbiology 2014, DOI:
10.1128/AEM.00881-14
Weitere Informationen zur Forschergruppe unter: www.uni-jena.de/en/FOR1530.html.
Kontakt:
Dr. Torsten Schubert
Institut für Mikrobiologie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Philosophenweg 12, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 949349
E-Mail: [email protected]
Meldung vom: 01.08.2014 08:45 Uhr
Mikrobiologen lassen Bakterien Enzyme zum Abbau giftigerChlorverbindungen produzieren
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