Archive

June 11th, 2008

Neues Verfahren für die HCL-Rückgewinnung

Die israelische <a href=http://www.hclcleantech.com>HCL CleanTech</a> hat ein Verfahren zur vollständigen Rückgewinnung von HCL (Salzsäure oder Chlorwasserstoffsäure) entwickelt, das ein industriell bewährtes Verfahren zur Umwandlung von Zellulose in fermentierbaren Zucker und Ethanol wirtschaftlich attraktiv macht. <% image name="HCL_Logo" %><p> Die Entwicklung chemischer Verfahren, die Säuren verwenden, um lignocellulosische Materialien in fermentierbaren Zucker und Ethanol umzuwandeln, werden seit etwa 1 Jahrhundert unternommen. Aufgrund zu niedriger Erträge war bisher aber keines davon wirtschaftlich durchführbar, da zumeist die Entstehung nicht verwertbarer Abfallprodukte einen bedeutenden Anteil am gewünschten Zucker ausmacht. Es gibt jedoch einen speziellen Prozess, der eine nahezu 100%ige Umwandlung in die Bestandteile des Zuckers liefert und der sich durch industriellen Einsatz bewährt hat. Der einzige Grund, weshalb dieser ausgezeichnete Prozess (der häufig nach seinem mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Entwickler Bergius benannt wird) nur während des 2. Weltkriegs umfangreich eingesetzt wurde, waren seine hohen Betriebskosten. Der Einsatz rauchender Säuren (HCl-Gas) gewährleistet im Bergius-Prozess hohe Erträge, aber die Kosten für die Rückgewinnung und Rekonzentration des HCls führten dazu, dass die Verfahrenskosten bisher zu hoch waren. <b>Verbesserter Bergius-Prozess.</b> Die "HCL-CleanTech-Technologie" erneuert dieses Verfahren zur Umwandlung von Lignocellulose in Ethanol, indem es den aufwendigsten Teil des Verfahrens verkürzt. Die Rückgewinnung von gasförmigem HCl direkt aus seinen Lösungen mithilfe des HCL-CleanTech-Verfahrens sorgt für eine drastische Reduzierung der Kosten, während die hohen Erträge der bewährten Bergius-Kalthydrolyse zugleich erhalten bleiben. Das Konzept ist viele Rohmaterialien anwendbar, hat einen sehr geringen Wasserbedarf und ist energetisch nahezu autark. Laut einer Studie eines US-Unternehmens für chemische Verfahrenstechnik betragen die Kosten für 1 Gallone Ethanol (1 Gallone = 3,8 l), das unter Anwendung dieses Konzepts hergestellt wird, weniger als 1 $. Die Technologie zur Rückgewinnung von HCl aus wässrigen Lösungen sowie die auf dem Kernverfahren basierenden industriellen Prozesse können für HCL-abhängige Industrien wie die PVC-Branche komplette Lösungen für die Rückgewinnung von Säuren bereitstellen. Dies würde nicht nur die Betriebskosten erheblich reduzieren, sondern diese Industrien auch weitaus umweltfreundlicher machen. Neues Verfahren für die HCL-Rückgewinnung

Heraeus vermarktet Suprasil Standard CG

<a href=http://www.heraeus.com>Heraeus Quarzglas</a> bringt mit Suprasil Standard Commercial Grade für Standard-UV-Optiken eine günstige Variante von hochwertigem synthetischem Quarzglas auf den Markt und schließt damit eine Lücke in seinem Produktportfolio. <% image name="Heraeus_Suprasil_Standard" %><p> Suprasil Standard CG verbindet die außergewöhnlichen physikalischen Eigenschaften von Quarzglas mit einer sehr guten optischen Transmission im ultravioletten und im sichtbaren Spektralbereich. Das Material zeigt neben hoher Reinheit und hoher Homogenität nur sehr wenige Blasen und Einschlüsse. Die über Flammenhydrolyse synthetisch gewonnenen Quarzglasscheiben sind in verschiedenen Geometrien von 140-650 mm &Oslash; verfügbar und können etwa als Schutzglasmaterial in Industriefeuerungs-Anlagen oder für einfache optische Systeme eingesetzt werden. Das Standardprodukt ergänzt das Suprasil-Programm des Quarzglasspezialisten. Bereits 1955 entwickelte Heraeus synthetisches Quarzglas, das als Suprasil in der Raumfahrttechnik Karriere als Spiegel- und Fenstermaterial machte und es als Prismenmaterial für Laserreflektoren sogar bis auf den Mond schaffte. Die Reflektoren werden noch heute zur Entfernungsmessung Erde-Mond genutzt. <small> <b>Heraeus Quarzglas</b> gilt als einer der wenigen Spezialisten, der das Hightech-Material Quarzglas in allen Facetten beherrscht und es mit allen gängigen Produktionsprozessen in Qualitäten erzeugt, die weltweit einzigartig sind. Hauptanwendungsgebiete für Quarzglas sind die Telekomindustrie, für die Heraeus Vorformen zur Herstellung von Glasfasern produziert. Bei der Herstellung von Mikrochips in der Halbleiterindustrie spielen Linsenssysteme aus hochreinem Quarzglas ebenfalls eine wichtige Rolle. Mit Suprasil 501 hat Heraeus zuletzt für die Mikrolithografie erstmals ein selbstheilendes Quarzglas entwickelt. </small> Heraeus vermarktet Suprasil Standard CG

Alzheimer: Sekretasemodulatoren aufgeklärt

Forscher der TU Darmstadt haben mit Kollegen der Mayo Clinic, der Harvard Medical School und 3 weiteren Unis Ergebnisse erzielt, die für die Alzheimer-Therapie von Bedeutung sein könnten: Es ist ihnen gelungen, die Regulationsmechanismen von Sekretasemodulatoren aufzuklären, welche die Produktion der im Gehirn von Alzheimerpatienten abgelagerten Peptide verringern. Alzheimer: Sekretasemodulatoren aufgeklärt <% image name="Boris_Schmidt" %><p> <small> Hirnforscher Boris Schmidt. </small> Die Amyloid beta-Peptide bilden sich durch die falsche Spaltung eines Proteins (APP, Amyloid Precursor Protein), das durch mehrere Enzyme - so genannte Sekretasen (alpha, beta, gamma) - in kleinere Bruchstücke geschnitten wird. Der Schnitt der gamma-Sekretase führt schließlich zur Freisetzung von Amyloid beta-Peptiden unterschiedlicher Länge, unter anderem das aus 42 Aminosäuren bestehende, besonders krankheitsfördernde Peptid Abeta42. In Experimenten konnten die Forscher die Bindungsstelle und damit die Wirkweise von Tarenflurbil, einem Abeta42-senkenden gamma-Sekretasemodulator sowie von Fenofibrat, einem Abeta42-erhöhenden gamma-Sekretasemodulator, identifizieren. Dabei zeigte sich, dass diese Substanzen nicht wie bisher angenommen direkt an das Enzym binden, sondern an das Substrat, also an APP bzw. Abeta. Diese ungewöhnliche Substratanbindung verändert schließlich das Schnittmuster des Enzyms und führt zu einer veränderten Freisetzung von Abeta42. Dieses Ergebnis könnte nicht nur für die Alzheimer-Therapie von Bedeutung sein, sondern für alle biochemischen Prozesse, bei denen in der Membran schneidende Proteasen beteiligt sind. Eine überraschende Erkenntnis ist zudem, dass die Wirkstoffe eher wasserunlöslich sein sollten, was jedoch eine Verabreichung in Tablettenform erschwert. <small> Thomas L. Kukar, Thomas B. Ladd, Maralyssa A. Bann, Patrick C. Fraering, Rajeshwar Narlawar, Ghulam M. Maharvi, Brent Healy, Robert Chapman, Alfred Welzel, Robert W. Price, Brenda Moore, Vijayaraghavan Rangachari, Bernadette Cusack, Jason Eriksen, Karen Jansen-West, Christophe Verbeeck, Debra Yager, Christopher Eckman, Wenjuan Ye, Sarah Sagi, Barbara A. Cottrell, Justin Torpey, Terrone L. Rosenberry, Abdul Fauq, Michael S. Wolfe, Boris Schmidt, Dominic M. Walsh, Edward H. Koo & Todd E. Golde, Substrate-targeting-secretase modulators, Nature 2008, 453, 7197, doi:10.1038/nature 07055. </small>

H5N1: Celvapan induziert Antikörper in Phase I/II

<a href=http://www.baxter.com>Baxter</a> hat im New England Journal of Medicine Daten publiziert, nach denen die in der Entwicklung befindliche und auf Zellkultur basierende H5N1-Vakzine Celvapan in Phase I/II die Endpunkte hinsichtlich Sicherheit und Immunogenität erreichte. Es sind die ersten Studienergebnisse für Celvapan, die einem Peer Review unterzogen wurden. <% image name="Spritze" %><p> Die randomisierte Phase I/II-Studie schloss 284 Probanden in Österreich und Singapur (zwischen 18 und 45 Jahren) ein. Getestet wurden 4 verschiedene Antigen-Konzentrationen zwischen 3,75 und 30 mg; 7,5 mg und 15 mg Formulierungen wurden mit und ohne Adjuvans untersucht. Die nicht-adjuvanten Formulierungen induzierten dabei am ehesten einen Titer >1:20 nach der ersten (40,5 und 39,5 % für 7,5 mg und 15 mg) und der zweiten (76,2 und 70,7 % für 7,5 mg und 15 mg) Impfung. Die höchste Serokonversion (Entwicklung von Antikörpern) wurde ebenso mit den 7,5 und 15 mg nicht-adjuvanten Formulierungen mit 69 und 68,3 % Serokonversion erzielt. Hohe Level an Kreuzreaktivität wurde gegen den A/Hong Kong Stamm mit den 7,5 und 15 mg nicht-adjuvanten Formulierungen (76,2 bzw. 78 % mit neutralisierenden Titer >1:20) gezeigt. Die häufigste Nebenwirkungen waren Einstichreaktionen, Kopfschmerzen und Müdigkeit. <table> <td width="110"></td><td> Celvapan wird im tschechischen Bohumil in einer der weltgrößten auf Zellkultur basierenden Impfstoffproduktion hergestellt. Die Verocell-Technologie verwendet eine Zelllinie, die 1962 vom Afrikanischen Grünen Affen abgeleitet wurde. </td> </table> <small> Baxter hat mehrere Millionen Dosen Celvapan an verschiedene Regierungen ausgeliefert. 2006 hat Baxter einen pandemischen Vorsorgevertrag mit dem österreichischen Gesundheitsministerium abgeschlossen - im Falle einer Pandemie würde Baxter demgemäß 16 Mio Dosen Celvapan nach Österreich liefern. </small> H5N1: Celvapan induziert Antikörper in Phase I/II

June 10th

Diabetes-Prüfpräparat Taspoglutid geht in Phase III

Das Diabetes-Prüfpräparat Taspoglutid von <a href=http://www.roche.com>Roche</a> und <a href=http://www.ipsen.com>Ipsen</a> hat sich als allgemein gut verträglich und wirksam für die Behandlung von Patienten mit Typ-2-Diabetes erwiesen: Eine nur achtwöchige Behandlung führte zu einer wesentlichen Verbesserung der Blutzuckereinstellung und Gewichtsabnahme. Diabetes-Prüfpräparat Taspoglutid geht in Phase III <% image name="Roche_Logo" %><p> Taspoglutid zur 1 x wöchentlichen Einnahme ist ein Analogon zum menschlichen glukagonartigen Peptid-1 (GLP-1), das eine Schlüsselrolle bei der Blutzuckerregulation spielt. Aufgrund der Phase-II-Ergebnisse hat Roche beschlossen, Taspoglutid nun in Phase-III-Studien zu prüfen. Sie werden voraussichtlich in der zweiten Jahreshälfte 2008 beginnen. „Die Daten zeigen, dass Taspoglutid eine hochwirksame Behandlung für übergewichtige Patienten mit Typ-2-Diabetes ist, die mit oralen Diabetesmedikamenten allein nicht mehr gut eingestellt werden können“, so Michael Nauck vom Diabeteszentrums Bad Lauterberg. "Neben der verbesserten Blutzuckereinstellung ist auch die durch das Medikament bewirkte Gewichtsabnahme besonders vorteilhaft für diese Patienten." Roche übte ihre Option zur Einlizenzierung von Taspoglutid von Ipsen 2006 aus und erwarb damit die weltweiten exklusiven Rechte zur Entwicklung und Vermarktung von Taspoglutid, mit Ausnahme von Japan, wo Roche diese Rechte gemeinsam mit Teijin hält, und Frankreich, wo Ipsen die Option hat, die Co-Marketing-Rechte zu behalten. <small> <b>Taspoglutid</b> wurde aus einer Gruppe von menschlichen langwirkenden Analoga des glukagonartigen Peptid-1 (GLP-1) zur 1 x wöchentlichen Gabe ausgewählt. Strukturveränderungen verleihen diesen Stoffen die Eigenschaft der kontrollierten Freisetzung. Ipsen entwickelte das Konzept der matrixfreien Formulierung mit verlängerter Freisetzung für therapeutische Peptide und Proteine. Taspoglutid wird als neue Behandlung für Patienten mit Typ-2-Diabetes, der vierthäufigsten Todesursache in den meisten Industrieländern, entwickelt. Die Struktur des Moleküls ähnelt der des natürlichen menschlichen Hormons GLP-1 und kann ohne den Einsatz einer Matrix in bis zu zweiwöchentlichen Abständen verabreicht werden. </small>

June 9th

Neurotherapie: Sygnis erwirbt Amnestix

Die Heidelberger <a href=http://www.sygnis.de>Sygnis Pharma</a> hat das kalifornische Biopharma-Unternehmens <a href=http://www.amnestix.com>Amnestix</a> (Burlingame, Kalifornien) übernommen. Amnestix ist ein Pionier in der Aufklärung von Krankheitsmechanismen bei Erkrankungen des zentralen Nervensystems (ZNS), wobei innovative Technologien im Bereich Genom-Scanning und Molekulardiagnostik eingesetzt werden. <% image name="Sygnis_Logo" %><p> Mit der Akquisition von Amnestix erhält Sygnis Zugang zu einer Vielzahl von ZNS-Forschungsprojekten, die im renommierten Translational Genomics Research Institute (<a href=http://www.TGen.org>TGen</a>) in Phoenix durchgeführt werden. Den Kaufpreis für Amnestix von rund 4 Mio € zahlt Sygnis in bar und durch Ausgabe von Aktien. Amnestix wurde 2006 von Wissenschaftlern von TGen gegründet und erhielt die Anschubfinanzierung durch den Brain Trust Accelerator Fund mit dem Ziel, neuartige Therapeutika und Diagnoseverfahren zu entwickeln, welche Kognition und Gedächtnisleistung verbessern. Diese Leistungen des Gehirns werden durch eine Vielzahl neurologischer Erkrankungen teilweise erheblich beeinträchtigt. Die Gründer von Amnestix, Dietrich Stephan und Matthew Huentelman, entdeckten mit einer umfassenden Genom-Assoziations-Analyse eine Reihe neuartiger Gene und Signalübertragungswege, die eine wichtige Rolle bei der menschlichen Gedächtnisleistung spielen. Dadurch konnten neue Eigenschaften von Protein-Kinase-Hemmern identifiziert werden, mit denen ZNS-Erkrankungen wie etwa Demenz behandelt werden können. Sygnis wird die Entwicklung dieser vielversprechenden Wirkstoffe zur Behandlung altersbedingter Gedächtnisstörungen, Alzheimer oder anderer neurologischer Erkrankungen vorantreiben. Neurotherapie: Sygnis erwirbt Amnestix

Evonik denkt an Methylmercaptan-Anlage in den USA

<a href=http://www.evonik.de>Evonik Industries</a> kommt mit den Vorbereitungen der intensiven Prüfung für den Bau einer Methylmercaptan-Anlage am Standort Theodore (Alabama, USA) voran. Die Ergebnisse des Basic Engineering und der Wirtschaftlichkeitsprüfung sollen in den nächsten Monaten vorliegen. <% image name="Degussa_Aminosaeure" %><p> <small> Methylmercaptan ist ein Ausgangsstoff für die Aminosäure DL-Methionin, die Evonik in Theodore produziert. DL-Methionin ist eine essenzielle Aminosäure für die Ernährung landwirtschaftlicher Nutztiere, speziell für Geflügel und Schweine. </small> Auch eine steuerliche Förderung des Projekts ist bereits zugesagt. Über den Bau der Anlage will Evonik noch heuer entscheiden. Das Investitionsvolumen wird voraussichtlich bei 65 Mio $ liegen. Evonik-Vorstand Klaus Engel kommentiert: "Unsere Methionin-Aktivitäten sind ein bedeutender Teil unseres Spezialchemie-Portfolios. Mit dem Ausbau der Rückwärtsintegration wollen wir dieses Geschäft konsequent weiter stärken." Das Konzept der Rückwärtsintegration beinhaltet die Versorgung der DL-Methionin-Anlagen von Evonik mit allen wichtigen Vorprodukten wie Acrolein und Methylmercaptan aus der eigenen Rohstofferzeugung. Evonik praktiziert dies bereits erfolgreich an seinen DL-Methionin-Standorten Antwerpen und Wesseling. Von dem Bau der Anlage in Theodore verspricht sich Evonik Vorteile in der Produktion und bei den Frachtkosten. Die Möglichkeit, die Methylmercaptan-Anlage direkt in die bereits bestehende Acrolein-Produktion zu integrieren, eröffnet den Weg zu weiteren Synergien. Engel: "Wir sehen die Planungen zum Bau einer Methylmercaptan-Anlage auch als einen vorbereitenden Schritt für den weiteren Ausbau der DL-Methionin-Kapazitäten in Theodore." Evonik denkt an Methylmercaptan-Anlage in den USA

Lifeact: Neuer Marker für Aktin

Forscher der Max-Planck-Institute für Biochemie und Neurobiologie haben aus einem Protein, das in Hefezellen an Aktin bindet, den neuartigen Marker "Lifeact" entwickelt. Damit kann nun erstmals das Aktin-Protein uneingeschränkt in der Grundlagenforschung und der Biomedizin untersucht werden. <% image name="Lifeact" %><p> <small> Anwendung des neuen Aktin-Markers Lifeact in einer Nervenzelle aus dem Hippokampus der Ratte. &copy; Roland Wedlich-Söldner </small> <table> <td width="100"></td><td><small> <b>Aktin</b> ist essenzieller Bestandteil des Zytoskletts, eines flexiblen und dynamischen Geflechts aus Filamenten. Einige der dünnen Fasern werden aus einzelnen Aktinmolekülen gebildet. Diese Aktinfilamente fungieren unter anderem als Stützgerüst der Zelle, dienen aber auch als Transportwege, entlang derer Moleküle oder andere Ladung im Innern der Zelle mit 'Motorproteinen' bewegt werden. Ohne Aktin würden Zellen also in sich zusammenfallen und außen wie innen zum Stillstand kommen. </small></td> </table> Meist treten Aktinfilamente in größeren Verbänden auf - diese Geflechte machen die Zellen mobil. Weiße Blutkörperchen etwa können sich ausschließlich mit Hilfe des Aktinnetzwerks bewegen. So können sie unabhängig von ihrer Umgebung auf der Suche nach Krankheitserregern patrouillieren. Das verlangt den Aktinfilamenten eine hohe Flexibilität ab, weshalb sich je nach Bedarf gebildet - und ebenso schnell wieder abgebaut - werden. Um dieser Dynamik Rechnung zu tragen, werden Aktinstrukturen deshalb häufig per Mikroskop im zeitlichen Verlauf beobachtet. Dazu braucht es wiederum Marker, die an ein spezifisches Zielmolekül in der lebenden Zelle binden. Im Gepäck tragen sie meist einen Farbstoff, der im Licht des Mikroskops fluoresziert. Der perfekte Marker bindet zielgerichtet und lange genug, um nachgewiesen zu werden, aber ohne die Aktivität seines Zielmoleküls zu stören. "Von diesem Ideal sind die bestehenden Aktin-Marker aber weit entfernt", betont Michael Sixt vom Max-Planck-Institut für Biochemie. "Sie können nur eingeschränkt genutzt werden, weil sie kompliziert in der Handhabung sind oder bestimmte Arten von Aktinstrukturen erkennen. Der größte Nachteil ist, dass sie in unterschiedlichem Ausmaß die Funktion von Aktin beeinflussen - und das kann die Daten verfälschen." Diesen unerwünschten Effekt könnte ein neuartiger Aktin-Marker vermeiden. Ausgangspunkt war das Protein Abp140, das in Hefezellen an Aktin bindet - und damit zu mehreren hundert bekannten Aktin bindenden Proteinen gehört. "Die Mitglieder dieser Klasse bieten sich als Marker an, weil sie natürlicherweise an Aktin binden können", so Roland Wedlich-Söldner vom Max-Planck-Institut für Biochemie. "Das Problem ist, dass ihre Größe störend wirken kann. Aktinfilamente sind nämlich dicht mit Aktin bindenden Proteinen besetzt. Und dazwischen müssen sich dann viele Markermoleküle zwängen, um überhaupt über ihren Fluoreszenzfarbstoff wahrgenommen zu werden." Die Forscher setzten deshalb zunehmend kürzere Versionen von Abp140 ein, um festzulegen, welcher Bereich des Proteins mindestens für die Bindung nötig ist. So blieb ein Bruchstück von nur 17 Proteinbausteinen übrig, das zahlreichen Tests unterzogen wurde. Mit Erfolg: Lifeact hat sich in allen getesteten Geweben und Zellen vor allem in Kombination mit einem Fluoreszenzfarbstoff bewährt. Ob nun in Hefezellen, Nierenzellen, weißen Blutkörperchen oder Neuronen: Die Forscher konnten keine toxische Wirkung oder Störung der Aktin-Funktion feststellen. Dafür wurde eine im Vergleich zu anderen Markern erhöhte Präzision und Sensitivität beobachtet. "Unser Marker ist zudem günstig herzustellen, einfach in der Anwendung und kann an spezielle Anforderungen angepasst werden. Näher kann man der Wunschvorstellung eines Markers wahrscheinlich nicht kommen." <small> Julia Riedl, Alvaro H Crevenna, Kai Kessenbrock, Jerry Haochen Yu, Dorothee Neukirchen, Michal Bista, Frank Bradke, Dieter Jenne, Tad A Holak, Zena Werb, Michael Sixt & Roland Wedlich-Söldner: Lifeact - a versatile marker to visualize F-actin. Nature Methods, Published Online 8 June, 2008.; doi:10.1038/nmeth.1220 </small> Lifeact: Neuer Marker für Aktin

Bakterienauswahl nach dem Aschenputtelprinzip

Forscher um Harald Kolmar an der TU Darmstadt haben ein Verfahren entwickelt, das die Isolierung maßgeschneiderter Enzyme für den Einsatz in der Biotechnologie und der Wirkstoffsynthese mindestens um den Faktor 1.000 beschleunigt. Gelungen ist das durch die Isolierung einzelner Enzym produzierender Bakterien via Hochgeschwindigkeits-Zellsortierung. <% image name="Fluoreszierende_Bakterien" %><p> <small> Fluoreszierende Bakterien. In dem von nun entwickelten Verfahren werden Bakterien so verändert, dass die optimierte Variante Fluoreszenz zeigt und so isoliert werden kann. &copy; Harald Kolmar, TU Darmstadt </small> In der Weißen Biotechnologie ist es häufig notwendig, natürliche Enzyme hinsichtlich Aktivität, Selektivität oder Stabilität zu optimieren. "Dazu werden Grundprinzipien der natürlichen Evolution angewandt: Wir führen Mutationen nach dem Zufallsprinzip in Enzym-Gene ein, lassen E.coli-Bakterien die resultierenden Enzymvarianten produzieren und suchen dann nach Bakterien mit den gewünschten verbesserten Enzymeigenschaften", so Kolmar. Dies war bis dato langwierig und mühsam: Tausende Mikroorganismen, die jeweils eine andere Enzymvariante produzieren, mussten getrennt kultiviert werden. Um an die Enzymkandidaten zu gelangen, mussten die Mikroorganismen zerstört und der Zellinhalt aufgearbeitet werden. <b>Genetischer Trick.</b> Die Forscher haben nun einen genetischen Trick verwendet und Bakterien genetisch so umprogrammiert, sodass diese das Enzym der Wahl nicht mehr im Zellinneren, sondern außen auf der Zelloberfläche bereitstellen. "So können lebende Zellen direkt für einen Enzymtest eingesetzt werden." Zudem konnte die Suchstrategie nach Enzymen mit gewünschten Eigenschaften soweit optimiert werden, sodass die Enzymaktivität einzelner Bakterienzellen analysiert werden kann. Dazu wurde mit Kollegen am Forschungszentrum Jülich und am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim ein Verfahren entwickelt, um einzelne Bakterien, die das gewünschte Enzym präsentieren, rasch zu erkennen. <b>Fluoreszierende Bakterien.</b> Dazu wurden spezielle Enzymsubstrate synthetisiert, die mit einem Farbstoff markiert werden können. Wenn das Enzym das Substrat umsetzen kann, wird das Produkt der Reaktion ebenfalls auf der Oberfläche der enzymatisch aktiven Bakterienzelle fixiert. Damit können enzymatisch aktive Zellen von inaktiven Zellen unterschieden werden, da sie einen Fluoreszenz-Marker tragen und nach Lichtanregung Photonen emittieren. Viele Millionen Bakterienzellen, von denen jede eine etwas andere Enzymvariante trägt, können so einem Enzymtest unterzogen werden. Einige wenige zeigen dann Substrat-Umsatz und Fluoreszenz. "Um an die wertvollen Bakterien heranzukommen, die das gesuchte Enzym tragen, verwenden wir ein Hochgeschwindigkeits-Zellsortiergerät", erklärt Kolmar. Bakterien werden dort in Wasser aufgenommen und durch eine Düse geschossen. Die einzelnen Wassertröpfchen mit eingeschlossenem Bakterium fliegen dann an einem Hochleistungslaserstrahl vorbei. Befindet sich ein fluoreszierendes Bakterium im Tröpfchen, emittiert dieses Photonen und zeigt damit die gesuchte Enzymaktivität an. Solche Bakterien werden elektrostatisch aufgeladen, damit aus ihrer Flugbahn abgelenkt und eingesammelt. Nicht fluoreszierende Bakterien landen im Abfall. "Wir nennen diesen Vorgang das Aschenputtelprinzip - die guten ins Töpfchen, die schlechten ins Kröpfchen. Allerdings sind wir deutlich schneller als Aschenputtels Tauben." 100.000 einzelne Bakterien und damit 100.000 Enzymkandidaten können in 1 sek analysiert werden. An einem Arbeitstag werden daher bis zu 100 Mio Enzymkandidaten durchmustert. Bisherige Verfahren konnten lediglich mit einigen tausend bis einigen zehntausend Kandidaten arbeiten. <small> Becker et. al., Angewandte Chemie 2008, Vol 47. </small> Bakterienauswahl nach dem Aschenputtelprinzip

Torfablagerungen: Molekulare Spurensuche im Watt

Mit Hilfe molekularer Indikatoren lassen sich Torfreste im Watten-Sediment genauer analysieren, was wiederum Rückschlüsse auf nacheiszeitliche Vegetationsänderungen im Küstenbereich zulässt. Die neue Analysemethode wurde an der Uni Oldenburg entwickelt. Torfablagerungen: Molekulare Spurensuche im Watt <% image name="Bohrkernproben" %><p> <small> Bohrkern-Proben aus dem Spiekerooger Rückseitenwatt. Die Torfschichten sind gut an ihrer dunklen Farbe zu erkennen. </small> Seit der letzten Eiszeit, die vor rund 11.000 Jahren endete, ist der Meeresspiegel der Nordsee deutlich angestiegen. Dabei kam es immer wieder zu erheblichen Schwankungen. Der steigende Meeresspiegel hatte im nordwestdeutschen Küstenbereich einen Grundwasseranstieg zur Folge, der zur Bildung ausgedehnter Moore führte, die später teilweise wieder überflutet wurden. Es entstanden Niedermoore, Übergangsmoore und seltener auch Hochmoore. Die Überreste dieser Moore liegen heute im Untergrund des Wattenmeeres. Gelangen die Torfschichten - etwa in Prieleinschnitten - wieder an die Oberfläche, werden sie durch Gezeitenströmung, Wellengang und Muscheln erodiert und in die Wattsedimente eingelagert. Beim Versuch, diese Umlagerungsprozesse besser zu verstehen, versagen klassische Methoden wie die botanische Analyse von im Torf enthaltenen Pflanzenresten: Viel zu fein wird der erodierte Torf im Sediment verteilt. Daher hat sich Ralf Wöstmann mit der Suche nach molekularen (Bio-) Indikatoren befasst, mit denen selbst hochverdünntes Material den verschiedenartigen Moorresten im Untergrund zugeordnet werden kann. Er untersuchte zunächst am Beispiel des Schilfrohrs (Phragmites australis) sowie an 20 weiteren torfbildenden Pflanzen aus noch vorhandenen Mooren, wie der Verwesungsprozess biochemisch verläuft. Anschließend analysierte er Proben von abgelagerten Torfen aus dem Spiekerooger Rückseitenwatt. Das Ergebnis: Die Verteilung der n-Alkane (ein bestimmter Kohlenwasserstofftyp) stimmte bei den abgelagerten Schilftorfen und den jungen Pflanzenresten weitgehend überein - die n-Alkane können also als Biomarker herhalten. Daneben spielen auch pentacyclische Triterpenoide (pflanzliche Naturstoffe, die vor allem in Blattwachsen und Pflanzensäften vorkommen) als Biomarker eine wichtige Rolle, da deren Vorkommen Aussagen über die Art der Torfbildung und damit die Art der Moore erlaubt. Wöstmann: "Mit der neuen Methode lässt sich jetzt zweifellsfrei feststellen, ob organisches Substrat, das wir im Watt finden, tatsächlich aus Torf stammt oder etwa aus Plankton besteht. Darüber hinaus lässt sich bestimmen, welcher Torfart das Material zuzuordnen ist." Da Torfablagerungen aufgrund ihrer Genese die besten Indikatoren für Meeresspiegelschwankungen im Wattenmeer sind, können die Ergebnisse der organisch-geochemischen Analyse von Küstentorfen als Indikatoren nacheiszeitlicher Vegetationsänderungen genutzt werden.

Seiten