Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Manche mögen es heiß und sauer

17.02.2006


Biologen der TU Darmstadt in "Science" über den Schwefelstoffwechsel



Sie lieben Wärme und ernähren sich äußerst genügsam - von Schwefel, Sauerstoff, Kohlendioxid, ein paar Mineralien und Spurenelementen. Forscher der TU Darmstadt haben mit portugiesischen Kollegen neue Facetten der überaus nützlichen Archaea (auch als Archaebakterien bekannt) der Art Acidianus ambivalens erschlossen. Ihre Ergebnisse sind in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift "Science" beschrieben.



Schwefel gehört zu den wichtigen Bausteinen von Biomolekülen. Außerdem können viele Mikroorganismen aus der Umsetzung von Schwefel die Energie gewinnen, die sie zum Wachstum benötigen. Sie haben somit einen erheblichen Anteil am weltweiten bio-geochemischen Schwefelkreislauf. Schwefel ist auch ein wichtiger Bestandteil der Gase, aus denen heiße vulkanische Quellen geheizt werden. Die Schwefeloxidation durch die Mikroorganismen führt zur Bildung großer Mengen an Schwefelsäure - bei Temperaturen von 80 bis 100?C. Unter diesen Bedingungen fühlen sich auch die von den Biologen Tim Urich und Arnulf Kletzin vom Institut für Mikrobiologie und Genetik der TU Darmstadt untersuchten Objekte am wohlsten.

Die Forscher befassten sich mit der Frage, wie die Schwefeloxidation von Acidianus ambivalens auf der Ebene der Moleküle funktioniert, welche Enzyme beteiligt sind und welche Form und Gestalt sie haben: Der Weg der Schwefeloxidation zu Schwefelsäure erfolgt in mehreren Schritten. Ein sehr großes Enzym, genannt Schwefeloxygenase/-Reduktase (SOR), produziert in einer sauerstoffabhängigen Reaktion die Zwischenprodukte schwefelige Säure und Schwefelwasserstoff aus Schwefel. Die dreidimensionale Struktur des Enzyms konnten die Wissenschaftler jetzt aufklären. Die SOR ist aus 24 Kopien derselben Untereinheit aufgebaut, die zusammen eine große und ästhetisch ansprechende Hohlkugel mit einem Durchmesser von 15 nm bilden. Das Innere der Kugel stellt ein einen kleinen, von dem Zellinneren abgeschotteten Reaktionsraum dar, in dem vermutlich andere Bedingungen als außerhalb herrschen. Der Schwefel muss in dass Innere der Hohlkugel gelangen, und von dort aus in kleinere Hohlräume der einzelnen Untereinheiten, den aktiven Zentren des Enzyms, wo die Reaktion stattfindet. Hier befindet sich jeweils ein Eisenatom und Cysteinpersulfid, eine wiederum modifizierte Aminosäure, die ein zusätzliches Schwefelatom enthält. Beides ist zwingend notwendig für ein Funktionieren des Enzyms.

Schwefeloxidation kommt nicht nur unter den genannten Bedingungen vor, sondern überall dort, wo schwefelhaltige Erze oder Abraumhalden von Bergwerken mit Wasser in Kontakt kommen. Dies ist Problem und Chance zugleich. Ein Problem, da solche sauren Sickerwässer mit hohen, möglicherweise giftigen Schwermetallgehalten eine ökologische Gefahr sind. Eine Chance, weil man metallhaltige Abwässer mikrobiell auslaugen und so Metalle selbst aus Abräumen mit niedrigem Erzgehalt gewinnen kann. Thermophile Mikroorganismen ähnlich A. ambivalens werden z.B. bei der Laugung von Kupfer aus Chalcopyriterzen (CuFeS2) eingesetzt. Die Versuche sollen auch zur Aufklärung dieser Laugungsprozesse beitragen.

Zu den Autoren:
Tim Urich, Jahrgang 1974, studierte in Darmstadt Biologie. Die Veröffentlichung in "Science" ist Teil seiner Doktorarbeit, die er 2005 erfolgreich "mit Auszeichnung" abschloss. Während seiner Arbeit forschte er zehn Monate in Portugal mit Partnern am Instituto de Tecnologia Química e Biológica in Oeiras (20 km westlich von Lissabon), um die Strukturaufklärung von Proteinen zu erlernen und durchzuführen.
Arnulf Kletzin, Jahrgang 1960, studierte in Göttingen und Kiel Biologie, promovierte in München bzw. Martinsried am Max-Planck Institut für Biochemie in der AG von Prof. Wolfram Zillig, einem der Pioniere der Archaea-Forschung, Nach einer Postdoc-Zeit in Athens (Georgia, USA) kam er vor zehn Jahren nach Darmstadt. Er erforscht mit einer Arbeitsgruppe den Schwefelstoffwechsel.

feu 17.2. 2006, PM 30-2006

Jörg Feuck | idw
Weitere Informationen:
http://biosun.bio.tu-darmstadt.de/kletzin/Kletzin.html

Weitere Berichte zu: Enzym Mikroorganismus Schwefel Schwefelsäure

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht RNA-Modifikation - Umbau unter Druck
06.12.2019 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Verstopfung in Abwehrzellen löst Entzündung aus
06.12.2019 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

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: Das 136 Millionen Atom-Modell: Wissenschaftler simulieren Photosynthese

Die Umwandlung von Sonnenlicht in chemische Energie ist für das Leben unerlässlich. In einer der größten Simulationen eines Biosystems weltweit haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler diesen komplexen Prozess an einem Bestandteil eines Bakteriums nachgeahmt – am Computer, Atom um Atom. Die Arbeit, die jetzt in der renommierten Fachzeitschrift „Cell“ veröffentlicht wurde, ist ein wichtiger Schritt zum besseren Verständnis der Photosynthese in einigen biologischen Strukturen. An der internationalen Forschungskooperation unter Leitung der University of Illinois war auch ein Team der Jacobs University Bremen beteiligt.

Das Projekt geht zurück auf eine Initiative des inzwischen verstorbenen, deutsch-US-amerikanischen Physikprofessors Klaus Schulten von der University of...

Im Focus: Developing a digital twin

University of Texas and MIT researchers create virtual UAVs that can predict vehicle health, enable autonomous decision-making

In the not too distant future, we can expect to see our skies filled with unmanned aerial vehicles (UAVs) delivering packages, maybe even people, from location...

Im Focus: Freiformflächen bis zu 80 Prozent schneller schlichten: Neue Werkzeuge und Algorithmen für die Fräsbearbeitung

Beim Schlichtfräsen komplexer Freiformflächen können Kreissegment- oder Tonnenfräswerkzeuge jetzt ihre Vorteile gegenüber herkömmlichen Werkzeugen mit Kugelkopf besser ausspielen: Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen entwickelte im Forschungsprojekt »FlexiMILL« gemeinsam mit vier Industriepartnern passende flexible Bearbeitungsstrategien und implementierte diese in eine CAM-Software. Auf diese Weise lassen sich große frei geformte Oberflächen nun bis zu 80 Prozent schneller bearbeiten.

Ziel im Projekt »FlexiMILL« war es, für die Bearbeitung mit Tonnenfräswerkzeugen nicht nur neue, verbesserte Werkzeuggeometrien zu entwickeln, sondern auch...

Im Focus: Bis zu 30 Prozent mehr Kapazität für Lithium-Ionen-Akkus

Durch Untersuchungen struktureller Veränderungen während der Synthese von Kathodenmaterialen für zukünftige Hochenergie-Lithium-Ionen-Akkus haben Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und kooperierender Einrichtungen neue und wesentliche Erkenntnisse über Degradationsmechanismen gewonnen. Diese könnten zur Entwicklung von Akkus mit deutlich erhöhter Kapazität beitragen, die etwa bei Elektrofahrzeugen eine größere Reichweite möglich machen. Über die Ergebnisse berichtet das Team in der Zeitschrift Nature Communications. (DOI 10.1038/s41467-019-13240-z)

Ein Durchbruch der Elektromobilität wird bislang unter anderem durch ungenügende Reichweiten der Fahrzeuge behindert. Helfen könnten Lithium-Ionen-Akkus mit...

Im Focus: Neue Klimadaten dank kompaktem Alexandritlaser

Höhere Atmosphärenschichten werden für Klimaforscher immer interessanter. Bereiche oberhalb von 40 km sind allerdings nur mit Höhenforschungsraketen direkt zugänglich. Ein LIDAR-System (Light Detection and Ranging) mit einem diodengepumpten Alexandritlaser schafft jetzt neue Möglichkeiten. Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Atmosphärenphysik (IAP) und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT entwickeln ein System, das leicht zu transportieren ist und autark arbeitet. Damit kann in Zukunft ein LIDAR-Netzwerk kontinuierlich und weiträumig Daten aus der Atmosphäre liefern.

Der Klimawandel ist in diesen Tagen ein heißes Thema. Eine wichtige wissenschaftliche Grundlage zum Verständnis der Phänomene sind valide Modelle zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

Intelligente Transportbehälter als Basis für neue Services der Intralogistik

03.12.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

RNA-Modifikation - Umbau unter Druck

06.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

Der Versteppung vorbeugen

06.12.2019 | Geowissenschaften

Verstopfung in Abwehrzellen löst Entzündung aus

06.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics