Modelle für molybdän-, wolfram- und vanadiumhaltige Oxidasen - Wie beeinflusst die Umgebungstemperatur die Auswahl des Metalles für Enzyme mit gleichen Aufgaben?

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Thermophile und hyperthermophile Mikroorganismen leben in oder unmittelbar bei heißen und schwefelhaltigen submarinen oder überirdischen Quellen. Diese ungewöhnlichen Lebensformen bauen im Gegensatz zu mesophilen Lebewesen Wolfram statt Molybdän in die aktiven Zentren ihrer molybdopterinhaltigen Oxidasen ein. Ob aufgrund der Umweltbedingungen ein Stabilitäts-, Redoxpotential- oder Angebots-bestimmter Einbau erfolgt, ist bis heute nicht geklärt. Um zu untersuchen, ob der Einbau von Wolfram statt Molybdän eine Frage der mit hohen Temperaturen eventuell gegeneinander verschobenen Redoxpotentiale und damit effizienzspezifisch ist, sollen Verbindungen synthetisiert werden, welche die aktiven Zentren dieser Enzyme modellieren. Bei der Charakterisierung dieser Modelle wird insbesondere die temperaturabhängige Messung ihrer Redoxpotentiale von Bedeutung sein. Ein weiterer Aspekt dieser Arbeit ist die chemische Ähnlichkeit von Molybdän und Vanadium. Es sollen Bakterien (Escherichia coli), welche die molybdänhaltige Formiat-Dehydrogenase enthalten, in vanadiumhaltigen Medien kultiviert werden, um festzustellen, ob sie alternativ Vanadium einzubauen vermögen. Weiterhin sollen vanadiumhaltige Modellverbindungen synthetisiert und den gleichen Untersuchungsmethoden wie die Molybdän- und Wolframmodelle unterworfen werden. Ziel ist hier, eine Voraussage darüber zu treffen, wo möglicherweise natürlich vorkommende vanadiumhaltige Oxidasen auf der Erde anzutreffen sein werden.