Analyse des Elektronentransports und der Energiekonservierung von methanogenen Archaea beim Wachstum auf Acetat

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In Zuge der anaeroben Nahrungskette wird Acetat durch bakterielle Fermentation gebildet, welches anschließend durch Arten der Gattungen Methanosarcina in großen Mengen zu den Treibhausgasen CH4 und CO2 umgesetzt wird. Der Energiestoffwechsel in Methanosarcina mazei ist mit einer H+- bzw. Na+-Translokation über die Cytoplasmamembran gekoppelt und somit verantwortlich für den Aufbau von elektrochemischen Ionengradienten. Die Komponenten der Transportsysteme sind bislang nur zum Teil identifiziert und charakterisiert worden. Weitgehend unbekannt sind die Mechanismen, die zur Ionentranslokation beim Wachstum auf Acetat führen. Dieses Projekt beschäftigt sich daher mit Untersuchungen zum Aufbau und zur Funktion von Ferredoxin-abhängigen Enzymen (Ech-Hydrogenase, Fcc-Komplex und Rnf- Komplex), von denen vermutet wird, dass sie eine wichtige Rolle bei der Methanbildung aus Acetat spielen. Im Mittelpunkt stehen Analysen zur Enzymaktivität, zur Ionentranslokation über die Cytoplasmamembran und zur proteinchemischen Charakterisierung der Komplexe. Hierzu werden moderne Methoden zur Bereitstellung von Ferredoxinen, subzelluläre Vesikelpräparationen und heterologe Expressionssysteme eingesetzt, um die Frage zu beantworten, wie Methanosarcina-Arten Energie beim Wachstum auf Acetat konservieren. Ein wichtiges Ziel ist, die Erkenntnisse der Genomforschung mit proteinchemischen Daten und biochemischen Experimenten zu unterlegen und deren Richtigkeit zu untermauern.