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Viele Bakterien wachsen in schleimigen Schichten in Fliessgewässern, die als Biofilme bekannt sind. Biofilm-Gemeinschaften in Fließgewässern können als "mikrobielle Haut" betrachtet werden, die den Nährstoffkreislauf aufrechterhält und als Grundlage der aquatischen Nahrungsnetze eine hohe Artenvielfalt unterstützt. Biofilme in Fließgewässern sind ständig eindringenden Bakterien aus Pflanzen und Böden sowie anthropogenen Chemikalien aus Abwässern ausgesetzt. Die Haut spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Struktur und Funktion von Fliessgewässer-Ökosystemen.
Im Rahmen früherer Feldstudien haben wir die Umwelt-DNA von Fließgewässer-Biofilmen sequenziert, die an der Biotransformation von Schadstoffen wie Pharmazeutika, Insektiziden und künstlichen Süßungsmitteln beteiligt sind. Viele dieser Schadstoffe durchlaufen wahrscheinlich hydrolytische Abbauprozesse, die durch mikrobielle Enzyme katalysiert werden, die in Fliessgewässer-Biofilmen produziert werden. In diesem Projekt versuchen wir, Enzyme zu identifizieren und zu charakterisieren, die am Schadstoffabbau beteiligt sind. Wir verwenden heterologe Expression sowie in vivo und in vitro Untersuchungen, um Hydrolase-Kandidaten aus Fliessgewässer-Metagenomen zu überprüfen. Darüber hinaus planen wir den Einsatz computergestützter Methoden des maschinellen Lernens, um anhand unserer Ergebnisse Vorhersagemodelle zu entwickeln. Langfristig soll diese Arbeit Aufschluss über die Rolle hydrolytischer Enzyme in Biofilmen von Fließgewässern geben, um aquatische Ökosysteme zu schützen und wiederherzustellen, die durch anthropogene Chemikalien beeinträchtigt wurden.