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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2018-01-01 - 2020-12-31

Die Belastung von Trinkwasser, Grundwasser und Böden durch Chlorit (ClO2-) wird zu einem immer größer werdenden Umweltproblem, da Chlorit wegen seiner oxidativen Eigenschaften für lebende Zellen toxisch ist. Interessanterweise können viele Bakterienarten aber Chlorit mit Hilfe eines Enzyms namens Chloritdismutase in harmloses Chlorid (Cl-) und Sauerstoff (O2) abbauen. Dabei wird eine O-O Bindung gebildet, eine Reaktion wie sie bisher nur in phototrophen und sauerstofffreisetzenden Organismen (z.B. Pflanzen) beobachtet werden konnte. Aufgrund dieser einzigartigen Eigenschaften könnte Chloritdismutase in Zukunft beim Abbau von Chlorit in Trinkwasser oder als Generator von O2 in verschiedensten biotechnologischen Anwendungen eingesetzt werden. Dazu ist es aber nötig, die Struktur-Funktionsbeziehungen in diesem biologischen Katalysator besser zu verstehen. Ziel dieses Projektes ist es daher, den genauen Mechanismus des Chloritabbaus durch Chloritdismutase herauszufinden. Es ist bereits gelungen, das Enzym funktional in großen Mengen rekombinant herzustellen und dessen dreidimensionale Struktur in atomarer Auflösung aufzuklären. Dies ist nun eine ausgezeichnete Voraussetzung, die molekularen Teilschritte und Enzymintermediate, die Chloritdismutase beim Abbau des Substrats durchläuft, zu eruieren. Hier ist festzuhalten, dass dazu widersprüchliche Hypothesen in der Fachliteratur kursieren und unklar ist, ob z.B. Chlormonoxid oder Hypochlorit als Zwischenprodukt entsteht, oder warum und wie das Enzym bei höheren pH-Werten inaktiviert wird. Ein Projekt im Forschungsbereich der molekularen Katalyse benötigt die umfassende Anwendung vieler biochemischer und biophysikalischer Methoden: (i) rekombinante Produktion des Wild-Typ Enzyms und von Einzelmutanten; (ii) die Charakterisierung dieser Eisenproteine mit verschiedensten spektroskopischen und electrochemischen Methoden, um die Struktur und Reaktivität des aktiven Zentrums besser zu verstehen; (iii) Analyse der individuellen Reaktionsschritte und Charakterisierung der elektronischen Struktur der Redoxintermediate, die für die Katalyse relevant sind, z.B. durch Stopped-flow Spektroskopie; und (iv) die Aufklärung der Röntgen- und Neutronen-Kristallstrukturen. Diese Arbeiten werden in enger Zusammenarbeit mit international anerkannten Spezialisten aus Österreich, Italien, Belgien und USA durchgeführt. Das erworbene Wissen über Struktur und Funktion von Chloritdismutase wird die Basis liefern sowohl zum Verständnis der physiologischen Rolle dieser Enzyme in Bakterien als auch zu möglichen biotechnologischen Anwendungen wie z.B. der Dekontamination von verseuchtem Trinkwasser.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2018-01-01 - 2021-12-31

Das Austrian Biorefinery Center Tulln ist geplant als ein international führendes Zentrum in der angewandten Grundlagenforschung, basierend auf der internationalen Spitzenposition der beteiligten Institute in der Forschung und auf der Konzentration von Kompetenzen und Industrie-Kooperationen am Standort Tulln. Das BOKU ABC-T bündelt Grundlagen- und angewandte Forschung auf dem Gebiet der Bioraffinerie, der Chemie nachwachsender Rohstoffe, neuer Biomaterialien und Analytik von Bioraffinerieströmen am Technopol Tulln. In der vierjährigen ersten Projektphase werden in zehn Modulen mit zehn Formenpartnern grundlagenwissenschaftliche Forschungsfragen bearbeitet, wobei die praktische Relevanz immer durch die jeweilige Firmenkooperation sichergestellt ist. Gleichzeitig werden 10 junge WissenschaftlerInnen als Bioraffinerie-Expertinnen ausgebildet („Made at UFT“) und zum Doktorat geführt, die durch ihre spätere Tätigkeit in Universität oder Industrie eine Stärkung des Wirtschafts- und Wissenschaftsstandortes Niederösterreich bewirken werden.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2017-11-01 - 2021-08-31

Zahlreiche Antikörper, die gegen die oligomannosidischen Antigene der Hüllproteine von HIV gerichtet sind und neutralisierende Eigenschaften aufweisen wurden in den letzten Jahren beschrieben. Wie man derartige Antikörpereigenschaften induziert ist bislang jedoch ohne Erfolg geblieben. Eine mögliche Ursache dafür liegt im biosynthetischen Ursprung der viralen Kohlenhydrate die von der Wirtszelle stammen und somit zur Immuntoleranz führen. Entsprechende Glykokonjugate induzierten daher bisher nur Antikörper mit schwacher Bindung an die viralen Hüllproteine und ohne nennenswerte neutralisierende Eigenschaften. Im Projekt werden daher nunmehr bakterielle Analoga der Oligomannose-Strukturen mit dem Schwerpunkt der Glykane an Asn301 und Asn 332 von HIV gp120 synthetisiert um damit letzlich Antikörper mit ähnlichen Eigenschaften wie die neutralisierenden Antikörper der PGT-Familie zu erzeugen. Der in den Bakterien vorkommende D1 Arm wird unter Einsatz chemischer Synthesen um den D3 Arm erweitert. In Vorarbeiten konnte bereits gezeigt werden dass die entsprechenden Neoglykokonjugate eine hohe Affinität zum Antikörper PGT 128 aufweisen und im Serum von immunisierten Ratten HIV-neutralisierende Aktivität induzierten. Ziel des Projekts ist es durch die Synthese von Glykokonjugaten mit Oligomannose-Mimetika kreuz-protektive und neutralisierende Antikörper zu induzieren und als Strategie für die Vakzinentwicklung gegen HIV zu erproben.

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