uni'wissen 02-2012

so kann Einsle herausfinden, welche der Teile des Systems bei der Spaltung von N2 wie ineinandergreifen. „Schließlich müssen wir die Stabilität des Systems optimieren“, erklärt der Biochemiker. Denn die Sauerstoffempfindlichkeit der Bakterien und ihres Enzyms Nitrogenase ist ein großes Problem. Hülsenfrüchte bauen mit den Wurzel- knöllchen von Natur aus eine schützende Umge- bung für die Bakterien. Um die Abhängigkeit von dieser Schutzhülle zu verringern, muss eine ande- re Lösung her: die gerichtete Evolution. „Wir setzen die Bakterien einem Evolutionsdruck aus“, sagt Einsle, „und sagen ihnen dadurch, was sie für uns tun sollen.“ Im Labor lässt der Wissenschaftler zahlreiche Bakterien, die ihren Stickstoffbedarf nur durch die Produktion von Nitrogenase decken können, auf Kulturplatten wachsen. Dass Bakterien kurze Generationszeiten haben, ist für die For- schung optimal. Dann wird in geringen Mengen O2 hinzugegeben, was die Nitrogenase schädigt und so weiteres Wachstum unterbindet. Doch irgendwann finden Mutationen statt: Sie können eines oder zwei unter Millionen von Bakterien befähigen, eben doch weiterzuwachsen, weil ihre veränderte Nitrogenase den Sauerstoff besser toleriert. Nun versteht und besitzt der Biochemi- ker ein Bakterium, das genau das kann, was er wollte. Jetzt muss es ihm gelingen, dieses Bakte- rium in höhere Organismen einzusetzen, denn schließlich soll der Prozess am Ende in Pflanzen ablaufen. Einsle weiß, dass dies eine große Herausforderung ist: „Das wird spannend und wird uns weit in wissenschaftliches Neuland führen.“ Mikroorganismen der Zukunft bauen schädliche Gase ab Optimistisch ist Einsle in zweifacher Hinsicht. Schließlich beschäftigt sich sein Forschungs projekt „N-ABLE“ nicht nur damit, Pflanzen die Prof. Dr. Oliver Einsle hat Biologie in Konstanz studiert und wurde 2000 am Martinsrieder Max- Planck-Institut für Bioche- mie (MPIB) in Biochemie und Biophysik promoviert. Nach einem Jahr als Post- doktorand am MPIB arbei tete er von 2001 bis 2002 am California Institute of Technology in Pasadena/ USA. An der Universität Göttingen forschte und lehrte er von 2003 bis 2008 als Juniorprofessor für Proteinkristallografie. Seit 2008 ist er Professor für Biochemie an der Fakultät für Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften der Universität Freiburg. Einsle ist Mitglied des Exzellenz- clusters BIOSS Centre for Biological Signalling Studies der Albert-Ludwigs- Universität und der Ameri- can Chemical Society. Seine Forschungsschwerpunkte sind die Struktur und Funk- tion von Membranproteinen und Metalloproteinen. Foto: Seeger Fähigkeit zu verleihen, sich selbst mit N2 zu ver- sorgen und dadurch industriellen Dünger zu ersetzen. Vielmehr will der Freiburger Forscher außerdem erreichen, dass kontrolliert veränder- te Bakterien das für die Atmosphäre gefährliche N2O abbauen. Denn auch ohne den Einsatz von künstlichem Dünger wird weiterhin Lachgas frei- gesetzt – zum Beispiel von der Industrie und bei geologischen Prozessen. Mit denselben For- schungsschritten wie bei der Nitrogenase will Einsle den Prozess der Distickstoffmonoxid- Reduktase analysieren. Und schließlich will er Bakterien mit diesem Enzym durch gerichtete Evolution so umformen, dass sie N2O als Energie- quelle nutzen. Die Bakterien würden dann die Gase aus der Luft abbauen. „Die Thematik bekommt Aufmerksamkeit von unterschiedlichen Seiten und aus vielen politi- schen Gremien“, erklärt Einsle. Sein For- schungsprojekt wird unter anderem vom ERC für die nächsten fünf Jahre mit einem Starting Grant in Höhe von 1,64 Millionen Euro gefördert. Auch der Klimarat der Vereinten Nationen forderte auf einer Tagung zum globalen Klimawandel, nach einer wissenschaftlichen Lösung für diese Pro bleme zu suchen. Zum Weiterlesen Lü, W./Du, J./Schwarzer, N. J./Gerbig-Smentek, E./Einsle, O./Andrade, S. L. A. (2012): The formate channel FocA exports the products of mixed-acid fermentation. In: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 109, S. 13254 – 13259. Spatzal, T./Aksoyoglu, M./Zhang, L./Andrade, S. L. A./Schleicher, E./Weber, S./Rees, D. C./ Einsle, O. (2011): Evidence for interstitial carbon in nitrogenase FeMo cofactor. In: Science 334 (6058), S. 940. Pomowski, A./Zumft, W. G./Kroneck, P. M. H./ Einsle, O. (2011): N2O binding at a [4Cu:2S] copper-sulfur cluster in nitrous oxide reductase. In: Nature 477 (7363), S. 234 – 237. 19

uni'wissen 02-2012

Pages