Mechanistische Untersuchungen zum oxidativen Abbau von n-Alkanen in anaeroben Bakterien

Dieses Projekt ist Bestandteil des DFG-Schwerpunktprogramms 1319: "Biologische Umsetzungen von Kohlenwasserstoffen in Abwesenheit von Sauerstoff: Von molekularer zu globaler Ebene"

Hintergrund Alkane stellen die Hauptinhaltsstoffe von Rohöl bzw. diversen petrochemischen Produkten dar. Ihr biologischer Abbau in sauerstofffreien Habitaten, z. B. kontaminiertes Grundwasser oder Erdöllagerstätten, spielt eine bedeutende Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. In den vergangenen 20 Jahren konnten zahlreiche denitrifizierende und Sulfat reduzierende Bakterienstämme isoliert und charakterisiert werden, die in der Lage sind, Alkane als alleinige Kohlenstoff- und Energiequelle zu nutzen. Basierend auf der Identifizierung von Metaboliten und Studien mit Isotopen markierten Substraten haben wir einen Mechanismus für den Abbau von n-Hexan im denitrifizierenden Bakterienstamm HxN1 vorgeschlagen. Hierbei wird das n-Alkan im ersten, aktivierenden Reaktionschritt an die Doppelbindung von Fumarat addiert, wobei sich (1-Methylpentyl)succinat bildet. Dieses Intermediat wird im weiteren Verlauf des Metabolismus durch eine Reihe von Enzymen in eine verzweigte Fettsäure überführt und abschließend durch β-Oxidation abgebaut. Die im Rahmen dieses Projekts durchgeführten Untersuchungen sollen zu einem verbesserten Verständnis der biogeochemischen Mechanismen des anaeroben biologischen Kohlenwasserstoffabbaus beitragen.

Ziele

  • Nachweis von bisher nur postulierten Intermediaten im Verlauf des Abbaus
  • Synthese von authentischen Standards im Hinblick auf deren Stereoisomerie
  • Nachweis der Stereospezifität der beteiligten Enzyme durch Inkubationsexperimente mit synthetischen Standards
  • Charakterisierung des Substratspektrums des (1-Methylalkyl)succinat bildenden Enzyms
  • Aufklärung der Funktion von bereits identifizierten Metaboliten im Verlauf des Abbaus

Mitarbeiter

  • PD Dr. Heinz Wilkes
  • René Jarling (Dipl. Chem.)

Partner

  • Prof. Dr. rer. nat. Ralf Rabus (University Oldenburg)
  • Prof. Bernhard T. Golding (Newcastle University)
  • Prof. Dr. Friedrich Widdel (Max-Planck-Institute of Marine Microbiology)
  • Prof. Dr. Wolfgang Buckel (Max-Planck-Institute for Terrestrial Microbiology)

Finanzierung

  • DFG
zurück nach oben zum Hauptinhalt