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Projekt
Funktionelle Analyse von Kohlenhydrat-aktiven Enzymen
Antragsteller
Professor Dr. Uwe T. Bornscheuer
Fachliche Zuordnung
Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
Förderung
Förderung seit 2016
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277249973
Ziel des Teilprojekts A2 ist die funktionelle Charakterisierung Kohlenhydrat-aktiver Enzyme aus marinen Bacteroidetes, die sich auf den Abbau von Polysacchariden spezialisiert haben. In der ersten POMPU-Phase konnten wir zeigen, dass Xylan-spezifische PULs und deren Proteinfunktionen wiederholt im Bakterienplankton der Frühjahrsblüten von Mikroalgen nachweisbar sind. Da die Funktionen der kodierten Enzyme weitestgehend unbekannt waren, nutzten wir die zweite Förderphase zur Untersuchung von PULs, die mit dem Abbau mariner Xylane in Verbindung stehen und charakterisierten die entsprechenden Enzymkaskaden. Wir konnten zwei verschiedene Xylan-spezifische PULs aus einem marinen Bacteriodetes Stamm biochemisch und funktionell charakterisieren. Zusätzlich konnten wir zeigen, dass der durch eine P450-Monooxygenase aus 6-O-Methyl- D-Galaktose generierte Formaldehyd über den RuMP- Stoffwechselweg entgiftet wird. Schließlich entdeckten wir einen alternativen Stoffwechselweg im Abbau von Ulvan, der auch eine neue Dehydratase-Aktivität beinhaltet. In der dritten Förderphase von POMPU wollen wir den Fokus auf einen marinen PUL-Typ legen, der in von Diatomeen getriebenen Phytoplanktonblüten wiederkehrend abundant detektierbar ist. Unsere vorläufigen bioinformatischen Analysen weisen darauf hin, dass dieser PUL-Typ für die Verwertung bislang unbekannter sulfatierter Xylane verantwortlich ist. Um diesen neuen PUL Typ funktionell zu verstehen, haben wir die folgenden Arbeitsziele definiert: (i) funktionelle Analyse der in den PULs kodierten Sulfatasen bezüglich ihrer Aktivität gegenüber sulfatierten Xylanen aus Diatomeen, (ii) biochemische Charakterisierung neuer Xylan-abbauender CAZymes und (iii) Ermittlung des Substratspektrums von SusD-ähnlichen Kohlehydrat-Bindeproteinen, die an der Verwertung dieser Xylane beteiligt sind. Schließlich werden wir die Verbundpartner bei der funktionellen Analyse mariner Arabinogalaktan- und ß-Glukan-spezifischer CAZymes unterstützen. Alle Experimente beinhalten die rekombinante Herstellung und Reinigung der Enzyme/Proteine, deren eingehende biochemische Analyse und die strukturbiologische Charakterisierung ausgewählter CAZymes, die wir zusammen mit einer Reihe von Partnern innerhalb des POMPU-Konsortiums durchführen werden.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
