Dr. Jan Michael Schuller erh\u00e4lt einen „ERC-Starting Grant“. Das ist ein gro\u00dfer Erfolg f\u00fcr den Marburger Wissenschaftler.
\nDer Leiter der Emmy Noether-Gruppe „KryoEM von Molekularen Maschinen“ am Zentrum f\u00fcr Synthetische Mikrobiologie (SYNMIKRO) und dem Fachbereich Chemie der Philipps-Universit\u00e4t erh\u00e4lt einen „ERC-Starting Grant“. Im Projekt „Two CO2 One“ werden die Grundlagen der nat\u00fcrlichen CO2-Fixierung durch evolution\u00e4r sehr alte, anaerob lebende Mikroorganismen untersucht. Das Ziel ist, die Funktionsweise ihrer speziellen „Molekularen Maschinen“ zu erforschen, die das Treibhausgas CO2 binden und letztendlich Essigs\u00e4ure oder Methan bilden.
\nEssigs\u00e4ure ist eine wichtige industrielle Chemikalie, die mit einer Jahresweltproduktion von mehr als 3 Millionen Tonnen aus fossilem \u00d6l oder Gas gewonnen wird. Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas. Durch die Forschung an diesen Mikroorganismen bereitet man nun den Weg f\u00fcr ihren biotechnologischen Einsatz und kann so dazu beitragen, CO2 zu sparen, um dem vom Menschen verursachten Klimawandel entgegenzuwirken.
\nDas Projekt wird f\u00fcr f\u00fcnf Jahre mit insgesamt etwa 1,5 Millionen Euro gef\u00f6rdert. „Der ERC-Starting Grant ist ein Jahr nach dem Heinz Maier-Leibnitz-Preis 2021 ein gro\u00dfer Erfolg f\u00fcr einen Spitzen-Nachwuchsforscher“, gratulierte Uni-Vizepr\u00e4sident Prof. Dr. Gert Bange. „Jan Schuller nutzt die Forschungsumgebung bei SYNMIKRO optimal und zeigt, dass die synthetische Mikrobiologie in Marburg auf einem erfolgreichen Weg ist. Ich gratuliere ihm sehr herzlich zu dem anspruchsvollen Forschungsprojekt.“
\nKohlendioxid (CO2) zieht als Treibhausgas viel Aufmerksamkeit auf sich, denn es f\u00f6rdert den Klimawandel. Umgekehrt ist CO2 aber auch der Ausgangspunkt f\u00fcr die Erzeugung s\u00e4mtlicher Biomasse auf der Erde.
\nDie Natur hat ausgekl\u00fcgelte Methoden entwickelt, um CO2 zu binden und f\u00fcr biochemische Reaktionen verf\u00fcgbar zu machen. Von allen bekannten biologischen CO2-Fixierungswegen ist der Wood-Ljungdahl-Stoffwechselweg (WLP) der einfachste Weg, zwei CO2-Molek\u00fcle zu einem zentralen Stoffwechselzwischenprodukt, Acetyl-CoA, zu fixieren. In der Natur wird dieser Stoffwechselweg von \u00f6kologisch relevanten anaeroben Mikroorganismen genutzt, die eine Schl\u00fcsselrolle in verschiedenen N\u00e4hrstoffkreisl\u00e4ufen spielen.
\nEs handelt sich um acetogene Bakterien und methanogene Archaeen, die – aus menschlicher Sicht – unter extremen Bedingungen leben und sich ausschlie\u00dflich von gasf\u00f6rmigen Substanzen ern\u00e4hren k\u00f6nnen: Sie nutzen CO2 als Kohlenstoffquelle und H2\/CO als Energietr\u00e4ger.
\n„Die Enzyme innerhalb des WLP unterscheiden sich wesentlich von dem, was wir unter ,normalem aeroben Stoffwechsel‘ verstehen“, erl\u00e4uterte Schuller. „Sie verf\u00fcgen \u00fcber komplexe Metallcluster und organometallische Zwischenprodukte, um physikalisch komplexe Redoxreaktionen voranzutreiben.“
\nDas seien „Prozesse, die mit ,herk\u00f6mmlicher Chemie‘ nur schwer zu beschreiben oder zu bewerkstelligen sind“, erkl\u00e4rte Schuller. In dem vom European Research Council (ERC) gef\u00f6rderten Projekt „Two CO2 One“ „untersucht er die molekularen Grundlagen dieses „uralten, aber umso mehr interessanten Stoffwechselweges. Wir werden neue Konzepte aufzeigen und im molekularen Detail erkl\u00e4ren, wie und warum diese ,Biomaschinen‘ so effizient funktionieren und ein Leben unter extremen Umweltbedingungen sicherstellen k\u00f6nnen.“
\nDazu verwenden die Forscherinnen und Forscher einen innovativ-strukturellen Ansatz der redoxgesteuerten kryogenen Elektronenmikroskopie (Kryo-EM), um die hochgradig sauerstoffempfindlichen Metalloprotein-Maschinen zu untersuchen. Die dadurch gewonnenen Erkenntnisse werden dann mit Hilfe verschiedener mikrobiologischer und genetischer Ans\u00e4tze \u00fcberpr\u00fcft.
\nDas Projekt soll den Boden f\u00fcr biotechnologische Anwendungen von anaeroben Mikroorganismen bereiten. Langfristig hoffen die Forschenden, so zu weiteren Fortschritten in der synthetischen Biologie zu gelangen. „Es ist vorstellbar, dass auf Grundlage unserer Untersuchungen neuartige effizientere enzymatische Komplexe entwickelt werden k\u00f6nnen oder dass diese ,enzymatischen Kraftpakete‘ der CO2-Fixierung in k\u00fcnstliche Stoffwechselwege integriert werden k\u00f6nnen“, erkl\u00e4rte Schuller.
\nDas „Two CO2 One“-Projekt soll nicht nur ein tiefes Verst\u00e4ndnis der einzigartigen mechanistischen Prinzipien des WLP liefern, sondern auch dazu beitragen, biotechnologische Ans\u00e4tze und Designs inspirieren, um CO2 f\u00fcr die Produktion relevanter organischer Substanzen zu fixieren und gleichzeitig dem vom Menschen verursachten Klimawandel entgegenzuwirken. „Vielleicht stellt sich heraus, dass ausgerechnet die \u00e4ltesten Organismen auf unserem Planeten \u00fcber diejenigen Werkzeuge verf\u00fcgen, die Herausforderungen und Probleme von heute zu l\u00f6sen“, sagte Schuller.<\/p>\n
* pm: Philipps-Universit\u00e4t Marburg<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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