Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Vorhabens war es, neuartige, extrem psychrophile Mikroorganismen aus den in dieser Hinsicht noch nicht einbezogenen Nordpolarregionen um Spitzbergen zu isolieren, deren Enzymsysteme n\u00e4her zu charakterisieren und anschlie\u00dfend auf biotechnologische Anwendbarkeit zu testen.
\nDie wenigen bisher beschriebenen psychrophilen Mikroorganismen sind vorwiegend moderat psychrophil und wurden v. a. im antarktischen Raum und in der Tiefsee gefunden, w\u00e4hrend das Potenzial in der Nordpolarregion bislang nicht beachtet wurde. Insgesamt fehlen systematische Untersuchungen der Enzyme psychrophiler Mikroorganismen, insbesondere jedoch ihres Potenzials f\u00fcr den Einsatz in der in-dustriellen Anwendung.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1.\tProbennahme
\nZur Isolierung neuer psychrophiler Mikroorganismen wurden aus einem Gebiet am Nordrand von Spitzbergen (81\u00b0 n\u00f6rdlicher Breite) w\u00e4ssrige bzw. sedimenthaltige Proben entnommen. Diese wurden gek\u00fchlt aus Spitzbergen ins Labor der TUHH transportiert, wo sie untersucht wurden.
\n2.\tAnreicherung, Isolierung und Identifizierung psychrophiler Biopolymerabbauer
\nNach der Anreicherung standen verschiedene Mischkulturen zur Verf\u00fcgung mit hohem Potential, Poly-mere und Oliven\u00f6l zu degradieren. Durch Isolationstechniken konnten 80 Reinkulturen gewonnen werden, die mit Hilfe physiologischer und molekularbiologischer Techniken taxonomisch eingeordnet wurden.
\n3.\tScreening der Neuisolate nach industriell relevanten Enzymen
\nAlle Neuisolate wurden auf ihre F\u00e4higkeit zum Abbau von Biopolymeren wie St\u00e4rke, Protein, Chitin, Fett und Cellulose sowie Oligomeren wie beispielsweise Laktose getestet. Die hydrolytischen Aktivit\u00e4ten wurden mit Hilfe gef\u00e4rbter Substrate bei 4\u00b0C detektiert.
\n4.\tCharakterisierung und Produktion industriell relevanter Enzyme
\nDie in den Neuisolaten nachgewiesenen Enzyme, wie z. B. Amylasen, Pullulanasen, Proteasen, Lipasen und b-Galaktosidasen wurden partiell charakterisiert.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Das Screening nach neuen psychrophilen aeroben Mikroorganismen mit hydrolytischer Enzymaktivit\u00e4t, wurde in Kooperation zwischen den Arbeitsgruppen Technische Mikrobiologie und Elektrotechnik I (TU Hamburg-Harburg) durchgef\u00fchrt. Es konnten 80 Reinkulturen isoliert werden, die die F\u00e4higkeit aufweisen, Pullulan, Amylopektin, Protein, Chitin, Fett und Cellulose sowie Oligomere wie beispielsweise Laktose abzubauen.Die Bestimmung der optimalen Wachstumstemperaturen f\u00fchrte zur Identifizierung von psychrotoleranten (Topt. 20-25\u00b0C) sowie psychrophilen St\u00e4mmen (Topt. 10-15\u00b0C).
\nDie phylogenetische Analyse zeigte, dass die bakteriellen Neuisolate in jeweils eine der 5 phylogenetischen Gruppen Clostridium-Bacillus, Gamma-Proteobacteria, a-Proteobacteria, Actinomycetes oder Bacteroides-Cytophaga eingeordnet werden k\u00f6nnen. Aufgrund der \u00c4hnlichkeit der 16S rDNA-Sequenzen wurden die neuisolierten St\u00e4mme den Gattungen Roseobacter, Rhodovulum, Yersinia, Shewanella, Maritomonas, Pseudomonas, Psychromonas, Psychrobacter und Pseudoalteromonas innerhalb der Gram-negativen Bakterien sowie Flexibacterium, Cytophaga, Gelidibacter innerhalb der Bacteroides-Cytophaga-Gruppe zugeordnet. Weitere Neuisolate konnten den Gattungen Bacillus, Leifsonia, Brachybacterium, Clavibacter, Sanguibacter, Arthrobacter, Carnobacterium und Rhodococcus innerhalb der Gram-positiven Bakterien zugeordnet werden.
\nW\u00e4hrend die meisten St\u00e4mme aufgrund der hohen \u00c4hnlichkeiten der 16S rDNA (\u00fcber 97%) bekannten Arten zugeordnet werden konnten, handelt es sich bei 15 Isolaten um neue Arten. Zwei ausgew\u00e4hlte St\u00e4mme, Pull 2 und Lact 2, aus den Gattungen Psychromonas bzw. Brachybacterium wurden hinsichtlich ihrer morphologischen und physiologischen Merkmale eingehend charakterisiert und phylogenetisch eingeordnet.
\nDie Untersuchungen der k\u00e4lteaktiven Enzyme \u00df-Galaktosidase und Amylase deuten darauf hin, dass die isolierten psychrophilen Mikroorganismen ungew\u00f6hnliche Enzymsysteme besitzen, die f\u00fcr eine Anwendung in der Lebensmittelindustrie von gro\u00dfem Interesse sind<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
1.\tTatiana Groudieva, Ralf Grote, Samson Markossian, Hauke Trinks, Garabed Antranikian. 2000. Isolation of psychrotolerant strains from Arctic environments and characterization of their cold-active enzymes. Posterpr\u00e4sentation, Microbiology 2000 (VAAM), 12.-16. M\u00e4rz 2000, M\u00fcnchen.
\n2.\tTatiana Groudieva, Ralf Grote, Samson Markossian, Hauke Trinks, Garabed Antranikian. 2000. Screening of Microorganisms from Arctic Environments for Cold-Active Enzymes. Posterpr\u00e4sentation, The 3rd International Congress on Extremophiles, 3.-7. September 2000, Hamburg.
\n3.\tTatiana Groudieva Ralf Grote, Hauke Trinks, Garabed Antranikian. 2001. Psychromonas arctica sp.nov., a new psychrotolerant bacterium isolated from Spitzbergen, Arctica. Posterpr\u00e4sentation, Microbiology 2001 (VAAM), 25.-28. M\u00e4rz 2001, Oldenburg.
\n4.\tTatiana Groudieva, Ralf Grote, Garabed Antranikian. Psychromonas arctica sp. nov., a new psychrotolerant, biofilm forming bacterium isolated from Spitzbergen, Arctica. Intl. J. Syst. Evol. Microbiol., eingereicht.
\nTatiana Groudieva and Garabed Antranikian. Brachybacterium arcticum sp. nov., a new psychrotolerant bacterium isolated from sea water, Spitzbergen, Arctica. Intl. J. Syst. Evol. Microbiol., in Vorbereitung.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Screening Programm nach neuen psychrophilen Mikroorganismen aus der Nordpolarregion um Spitzbergen wurde erfolgreich abgeschlossen. Die Charakterisierung und Identifizierung der neuisolierten St\u00e4mme wurde durchgef\u00fchrt. Zwei Neuisolate, Psychromonas arctica und Brachybacterium arcticum, wurden als neue Arten beschrieben.
\nDie hydrolytischen Enzymsysteme ausgew\u00e4hlter Neuisolate wurden charakterisiert. Die Untersuchungen an den Enzymen \u00df-Galaktosidase und Amylase deuten darauf hin, dass sie in der biotechnologischen Industrie angewendet werden k\u00f6nnen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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