Worldwide China Indien

Abbau von Fetten und Proteinen

Abwasser als Quelle für neue Biomoleküle

| Redakteur: Tobias Hüser

Die räumliche Struktur eines Proteins, die durch Faltung langer Eiweißketten entsteht. Wissenschaftler des Forschungszentrum Jülich haben in Abwasserrohren Bakterien gefunden, die für den Abbau von Proteinen die passenden Enzyme produzieren können.
Die räumliche Struktur eines Proteins, die durch Faltung langer Eiweißketten entsteht. Wissenschaftler des Forschungszentrum Jülich haben in Abwasserrohren Bakterien gefunden, die für den Abbau von Proteinen die passenden Enzyme produzieren können. (Bild: Forschungszentrum Jülich)

In Biofilmen eines Abwasserrohrs fanden Biologen aus Jülich und Düsseldorf Bakterien, die bislang unbekannte Enzyme und Bio-Tenside herstellen. Die gefundenen Biomoleküle sind in der Lage, z.B. Fette und Eiweiße abzubauen, aber auch Membranen aufzulösen und damit antibiotische Wirkung zu entfalten.

Jülich/Düsseldorf – Ein Team um Prof. Karl-Erich Jaeger vom Institut für Molekulare Enzymtechnologie (IMET) der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, das im Forschungszentrum Jülich angesiedelt ist, suchte an einem wenig appetitlichen Ort nach Bakterien, die in der Lage sind, Fette und Proteine abzubauen – am Abwasserrohr eines Schlachthofs, „Um neue und hochspezialisierte Wirkstoffe aus Bakterien zu finden, erhöht sich die Aussicht auf Erfolg, wenn man den Ort der Probenahme entsprechend wählt. Je nach Umweltbedingungen finden sich jeweils spezialisierte Bakterienpopulationen“, sagt Jaeger.

Statt einzelne Bakterienkulturen anzulegen, isolierten die Forscher die gesamte DNA – das sogenannte Metagenom – der Probe. Der Grund: 99 % aller Mikroorganismen lassen sich nicht unter Laborbedingungen kultivieren. Um dennoch potenzielle Wirkstoffe finden und produzieren zu können, greifen die Wissenschaftler zu einem Trick. Sie nutzen sowohl bei der Suche als auch zur Produktion ein Arbeitspferd der Mikrobiologie: Escherichia coli. Dieses Bakterium lässt sich im Labor sehr gut vermehren und produziert im Idealfall Stoffe, die vom eingeschleusten Erbmaterial der fremden Organismen stammen. Im ersten Schritt legten die Forscher eine Metagenom-Bibliothek aus ihrer Umwelt-Probe an. Hierbei werden verschiedene kurze Abschnitte des DNA-Konglomerats aus der Abwasser-Probe in E. coli Bakterien übertragen. So entsteht eine riesengroße Sammlung von E. coli-Zellen, die jeweils unterschiedliche Abschnitte des Metagenoms beherbergen.

Biologische Wirkstoffe auch biologisch abbaubar

„Wie erwartet, haben wir dabei zahlreiche Enzyme gefunden, die Fette und Proteine abbauen“, berichtet Jaeger. „Darüber hinaus hatten wir aber auch das Glück, erstmalig auf diesem Weg ein Bio-Tensid zu finden“, freut er sich. Solche Substanzen können sehr weitreichende Anwendungen haben“, so der Wissenschaftler, „beispielsweise für die Beseitigung von Umweltverschmutzungen, als Waschmittelzusatz oder eben als antibiotisch wirksame Stoffe.“ Im Gegensatz zu Tensiden chemischen Ursprungs gehen die Forscher davon aus, dass die biologisch gewonnenen Wirkstoffe auch komplett biologisch abbaubar sind.

Zunächst war den Wissenschaftlern aufgefallen, dass eine Bakterienkultur offensichtlich in der Lage war, Membranen von Blutzellen aufzulösen. „Dies hätte auch der Hinweis auf ein hämolytisches Enzym sein können“, sagt Jaeger. Weitere Analysen zeigten jedoch, dass der gefundene Wirkstoff Tensid-Eigenschaften hat. Er verfügt also zugleich über wasserabweisende und wasseranziehende Komponenten und ist damit in der Lage, zum Beispiel Emulsionen zu bilden oder Membranen auflösen. „So erklärt sich auch die antibiotische Wirkung der Verbindung gegenüber verschiedenen Bakterienarten, die wir im Anschluss nachweisen konnten“, so Jaeger. Die jetzt veröffentlichten Ergebnisse in den Scientific Reports des wissenschaftlichen Verlags "Nature Publishing Groups" können langfristig dazu beizutragen, neue Technologien für die chemische und die Lebensmittel-Industrie zu erschließen.

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Der Kommentar wird durch einen Redakteur geprüft und in Kürze freigeschaltet.

  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 44107517 / Wasser/Abwasser)