Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Turbo für Biokraftstoff

18.06.2007
Max-Planck-Wissenschaftler schaffen die Grundlage, damit Pflanzen wirkungsvoller Kohlendioxid binden können

Biokraftstoffe liefern Energie und schonen das Klima. Doch um alleine den immensen Treibstoffbedarf mit Pflanzen zu decken, gedeihen diese nicht schnell genug. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried haben jetzt die Grundlagen geschaffen, um ihr Wachstum zu beschleunigen. Sie haben ein Enzym entdeckt, das Rubisco zusammensetzt. Rubisco, ebenfalls ein Enzym, hilft Pflanzen Kohlendioxid in Glukose umzuwandeln. Es arbeitet aber nicht besonders effektiv. Jetzt können die Biochemiker möglicherweise so in seinen Bau eingreifen, dass es das Treibhausgas wirkungsvoller bindet. (Cell, 15. Juni 2007)


Treibhausgasfalle im Bau: RbcX-Moleküle, die als blaue Zylinderketten rechts und links zu erkennen sind, helfen das Enzym Rubisco zu konstruieren, das Kohlendioxid bindet. Sie fügen die grünen Rubisco-Untereinheiten zusammen. Orange sind die Enden der Bausteine gefärbt, die an den RbcX Molekülen gebunden sind. Bild: Max-Planck-Institut für Biochemie

Das Enzym Rubisco, kurz für Ribulose 1,5 bisphosphatcarboxylase/oxygenase, ist das häufigste Protein der Natur. Es bindet Kohlendioxid aus der Atmosphäre und ist ein wichtiger Teil der Maschierie, mit der Pflanzen und Blaualgen Glukose aufbauen - den wichtigsten Baustein für Biomasse. Rubisco treibt also das Pflanzenwachstum an. Doch nur in drei von vier Reaktionen bindet der Biokatalysator tatsächlich Kohlendioxid in Zuckermolekülen. Das würden Biochemiker gerne ändern. Die Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Biochemie haben jetzt einen Ansatzpunkt dafür geliefert, indem sie einen entscheidenden Schritt im Bau von Rubisco aufgeklärt haben.

Funktionsfähig wird das Enzym nämlich erst, wenn Chaperone es zu seiner komplexen räumlichen Struktur gefaltet haben. "Wir haben entdeckt, dass an der Biogenese von Rubisco mindestens ein bisher unbekanntes Chaperon beteiligt ist", erläutert Manajit Hayer-Hartl, die das Forscherteam am Martinsrieder Max-Planck-Institut geleitet hat. Das Enzym heißt RbcX und hilft, die Untereinheiten des Rubisco-Moleküls zu einem funktionierenden Enzym zusammenzufügen. Den biochemischen Aufbauhelfer haben die Wissenschaftler zunächst in reiner Form hergestellt. Anschließend haben sie seine Struktur und seine Funktion untersucht. Die Bereiche des Enzyms, die am Aufbau von Rubisco beteiligt sind, haben sie zudem sehr detailliert analysiert. Auf diese Weise haben sie die einzelnen Schritte der Rubisco-Synthese entschlüsselt.

In höheren Pflanzen besteht der Rubisco-Komplex aus acht großen und acht kleinen jeweils identischen Untereinheiten. Damit sie richtig zusammenfinden, wirkt das neu entdeckte RbcX-Chaperon als Partnervermittler. Acht dieser Enzyme führen zunächst die acht großen Bausteine zusammen und verknüpfen sie. Im nächsten Schritt ersetzen die acht kleinen Rubisco-Untereinheiten die RbcX-Moleküle - und das Rubisco-Enzym ist einsatzbereit.

"Wir hoffen, dass mit der Entdeckung des RbcX-Chaperons die gentechnische Optimierung des Rubisco-Enzyms gelingen wird", sagt Ulrich Hartl, in dessen Abteilung das Wissenschaftlerteam die Rubisco-Synthese aufklärte. Das versuchen Biochemiker seit Jahren. "Bisher sind diese Bemühungen gescheitert, weil wir das Enzym nicht mit gentechnisch veränderten Organismen herstellen konnten", sagt Hartl: "Jetzt können wir hoffentlich bald Pflanzen züchten, die auch ohne Düngemitteln schneller wachsen." Das könnte ein wichtiger Beitrag sein, um alternative Energiequellen anzuzapfen. Kraftwerke und Motoren, die mit Biomasse oder Bioethanol gefeuert werden, blasen nämlich nur so viel Kohlendioxid in die Atmosphäre, wie die Pflanzen vorher gebunden haben. Ihre Kohlendioxid-Bilanz ist also viel günstiger als die fossiler Brennstoffe.

Originalveröffentlichung:

Sandra Saschenbrecker, Andreas Bracher, Karnam Vasudeva Rao, Bharathi Vasudeva Rao, F. Ulrich Hartl und Manajit Hayer-Hartl
Structure and Function of RbcX, an Assembly Chaperone for Hexadecameric Rubisco
Cell, 15. Juni 2007 (DOI 10.1016/j.cell.2007.04025)

Dr. Bernd Wirsing | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Biochemiker Biokraftstoff Enzym Kohlendioxid Max-Planck-Institut

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Spot auf die Maschinerie des Lebens
23.08.2017 | Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, Erlangen

nachricht Immunsystem kann durch gezielte Manipulation des Zellstoffwechsels reguliert werden
23.08.2017 | Medical University of Vienna

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich

Bereits lange vor dem Studienabschluss haben vier Studenten des PFH Hansecampus Stade ihr ingenieurwissenschaftliches Können eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Malte Blask, Hagen Hagens, Nick Neubert und Rouven Weg haben bei einem internationalen Wettbewerb der American Helicopter Society (AHS International) den zweiten Platz belegt. Ihre Aufgabe war es, eine Designstudie für ein helikopterähnliches Fluggerät zu entwickeln, das 24 Stunden an einem Punkt in der Luft fliegen kann.

Die vier Kommilitonen sind im Studiengang Verbundwerkstoffe/Composites am Hansecampus Stade der PFH Private Hochschule Göttingen eingeschrieben. Seit elf...

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die Zukunft des Leichtbaus: Mehr als nur Material einsparen

23.08.2017 | Veranstaltungen

Logistikmanagement-Konferenz 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Spot auf die Maschinerie des Lebens

23.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die Sonne: Motor des Erdklimas

23.08.2017 | Physik Astronomie

Entfesselte Magnetkraft

23.08.2017 | Physik Astronomie