FWF - Bac biolum - Bakterielle Biolumineszenz

Projekt: Foschungsprojekt

Projektdetails

Beschreibung

Die Lichtemission durch Lebewesen (Biolumineszenz) ist ein faszinierender Prozess, der bei vielen
verschiedenartigen Organismen, wie Bakterien, Pilzen, Insekten, Fischen und Würmern beobachtet wird. In allen
Fällen ist die Biolumineszenz das Resultat einer chemilumineszenten Reaktion, bei der chemische Energie in
Lichtenergie umgewandelt wird. Obwohl die Natur dieser Reaktionen sehr unterschiedlich ist, werden sie in
sämtlichen biolumineszenten Spezies durch ein als Luciferase bezeichnetes Protein katalysiert. Das Enzym bedient
sich eines sogenannten Luciferins, eine Art Koenzym für die chemilumineszente Reaktion, um einen angeregten
Zustand zu generieren, der unter Emission von Licht in den Grundzustand relaxiert. In unserem geplanten
Forschungsprojekt beschäftigen wir uns mit der Biolumineszenz von Meeresbakterien. Diese besitzen eine
alpha/beta heterodimere Luciferase, die reduziertes Flavinmononukleotid (FMN) als Luciferin verwendet. Das
enzym-gebundene reduzierte FMN reagiert in der Folge mit molekularem Sauerstoff zu einem reaktiven
Hydroperoxid welches anschliessend einen lang-kettigen Aldehyd, z. B. Tetradekanal, zur korrespondieren
Fettsäure oxidiert. Im Zuge dieser Oxidation wird der angeregte Zustand eines FMN-Derivates erzeugt, der Licht
mit einem Maximum von ca. 490 nm emittiert. Einige Meeresbakterien aus der Gattung Photobacterium besitzen
ein zusätzliches Gen, luxF, welches homolog zur beta-Untereinheit der Luciferase ist. Das luxF Protein bindet
interessanterweise ein myristyliertes Flavinaddukt das eine kovalente Verknüpfung zwischen der Fettsäure und dem
Flavinring aufweist. Bislang geht man davon aus, dass dieses Flavinaddukt als Nebenprodukt in der
Luciferasereaktion entsteht. Zudem wird vermutet, dass LuxF dieses Addukt abfängt und damit die Inhibition der
Luciferase verhindert. Keine dieser beiden Annahmen wurden allerdings bislang experimentell untersucht und
daher gilt unser besonderes Interesse der Aufklärung der Reaktionen, die zur Bildung des myristylierten
Flavinadduktes führen und der möglichen Beziehung zur Luciferasereaktion. Mit diesem Ansatz erwarten wir einen
entscheidenen Beitrag zum besseren Verständnis der molekularen Prozesse biolumineszenter Reaktionen leisten zu
können.
StatusAbschlussdatum
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/01/1230/06/16