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Dieses Projekt befasst sich mit der Thematik der Metallothionine (MTs) aus der Sicht der Bioanorganischen Chemie. MTs weisen einen hohen Cystein (Cys) Gehalt auf. Die Thiolatgruppen dieser Cys-Reste sind äusserst effiziente Liganden für sogenannte weiche Metallionen. Zu diesen gehören die für die meisten Lebewesen essentiellen Zn(II) und Cu(I) Ionen aber auch die in der Regel toxischen Cd(II) und Hg(II) Ionen. Aufgrund dieser ausgeprägten Metallbindungseigenschaften wird angenommen, dass MTs eine Rolle in der Metallionenhomeostase und –entgiftung spielen.
In diesem Projekt sollen die Metallbindungseigenschaften spezifischer MTs der Pflanzen und Pilze untersucht werden. Die pflanzlichen MTs sind besonders interessant, da verschiedene, von der Aminosäuresequenz her recht unterschiedliche MT-Formen innerhalb der gleichen Pflanze vorkommen und es noch keine Hinweise dafür gibt, weshalb die Pflanze solch verschiedene MTs benötigt. Das Pilz-MT wurde aus einem Süsswasser-Hyphomyzeten isoliert, welcher in einer Schwermetall-belasteten Quelle wächst und dessen Produktion spezifisch durch Cd(II) Ionen angeregt werden kann. Die Sequenz-spezifischen Hintergründe dieser Spezifität, wenn vorhanden, sollen untersucht werden. Wir werden bevorzugt Techniken der optischen Spektroskopie anwenden, da diese sich hervorragend zur Untersuchung der Metallbindung eignen, sowie ferner NMR, Fluoreszenz- und Röntgenabsorptionsspektroskopie.Die Ergebnisse dieses Projektes werden uns dabei helfen zu verstehen, wie Organismen dazu in der Lage sind, Spezifität in der Selektion und Bindung der verschiedenen Metallionen zu erreichen. Diese vertiefte Einsicht in die Metallhomeostase und Entgiftungsvorgänge kann zum Beispiel eine Grundlage dafür sein, Nahrungspflanzen zu entwickeln, welche einen besonders hohen Anteil an essentiellen Metallionen, wie z.B. Zn(II) Ionen, aufweisen, oder auch spezielle Pflanzen oder Pilze zur Entgiftung von Böden und Wasser, die sogenannte Phytoremediation, zu verwenden.