Bakterielle Atmung für Ansätze der Bioremediation
Halogenatome wie etwa Chlor (Cl) treten selten innerhalb von biologischen Molekülen auf. Gleichzeitig können chlorierte Moleküle sich in der Nahrungskette festsetzen und ansammeln und damit als Umweltschadstoffe wirken. Vor Kurzem zeigten einige anaerobe Bakterien ihre Fähigkeit, eine Reihe von chlorierten Molekülen als terminale Elektronenakzeptoren zu verwenden, um bei der Atmung Energie zu erzeugen. So ist die Organohalogenid-Atmung zu einem neuartigen Ansatz für die Bioremediation solcher Schadstoffe geworden. Das EU-geförderte Projekt DEHALORES (Breathing chlorinated compounds: unravelling the biochemistry underpinning (de)halorespiration, an exciting bacterial metabolism with significant bioremediation potential) befasste sich mit den unterschiedlichen biologischen Komponenten, die die Biochemie dieses Prozesses regulieren. Seine Arbeit konzentrierte sich auf reduktive Dehalogenasen, eine neue Klasse von Enzymen mit Fe-S-Cluster als Elektronenakzeptoren. Die Forscher exprimierten das Enzym erfolgreich in dem Wirt Bacillus megaterium und bestimmten seine Struktur. Darüber hinaus untersuchten sie die Transkriptionsregulatoren, die an der Halorespiration beteiligt sind, und konzentrierten sich mithilfe der Gentechnik auf die In-vivo-Rolle von CprK. CprK-Mutanten zeigten, dass CprK durch einen robusten Mechanismus auf die Erfassung von phenolischen Organohalogeniden beschränkt sind. Da die meisten umweltrelevanten Organohalogeniden keine phenolische Gruppe enthalten, verlegten die Forscher ihre Aufmerksamkeit auf einen MarR-Typ-Regulator und bestimmt seine DNA-Bindungseigenschaften. Obwohl die physiologischen Liganden dieses Moleküls erst noch identifiziert werden müssen, zeigte DEHALORES, dass die Phosphorylierung eine wesentliche Umorientierung induziert. Insgesamt lieferte DEHALORES die Grundlage für eine vollständige Aufklärung des Mechanismus hinter reduktiven Dehalogenierungsprozessen in anaeroben Bakterien. Das Forschungsteam geht davon aus, dass dieses Enzym und seine Varianten für die Bioremediation Anwendung finden werden.
Schlüsselbegriffe
Bioremediation, Halogenatome, Organohalogenid-Atmung, reduktive Dehalogenase, CprK, MarR-Typ-Regulator
