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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2020-02-01 - 2024-01-31

Forschungskontext: Die Methylierung von Biomolkülen ist in viele zelluläre Regulationsprozesse involivert. Für Proteine und DNA-Moleküle sind bereits einige diesbezügliche Auf- bzw. Abbauwege bekannt. Allerdings wurden Methylgruppen auch auf Kohlenhydratstrukturen gefunden und für diese gibt es noch keine Informationen bezüglich Biosynthese oder Abbau. Kohlenhydratstrukturen spielen eine wichtige Rolle bei Erkennungsprozessen. Eine Modifikation der einzelnen Zuckereinheiten verändert die Spezifität von Erkennungs- und Bindungsvorgängen. Hypothesen/Ziele: Im vorliegenden Projekt möchten wir den Abbau von methylierten Glykanstrukturen untersuchen. Jene Organismen, die in der Lage sind solche Strukturen zu (bio)synthetisieren, müssen auch einen entsprechenden Mechanismus für deren Abbau aufweisen. In Schneckengeweben wurden Methylgruppen an protein-gebundenen Glykanstrukturen nachgewiesen. Daher werden in diesen Organismen auch Enzyme erwartet, die diese Strukturen metabolisch abbauen können. Ansatz/Methoden: Eine solche Demethylierungs-Enzymaktivität wird im Rahmen des Projekts mittels nativen und synthetischen Substraten in Schneckenorganellen nachgewiesen. Danach werden Proteine, die die entsprechende Enzymaktivität aufweisen, gereinigt, sequenziert, kloniert und exprimiert. Sowohl das native als auch das rekombinante Protein werden auf ihre biochemischen und biophysikalischen Eigenschaften untersucht. Die Substratspezifitäten werden mit verschiedenen nativen Substraten und anderen methylierten Molekülen ermittelt um einen Überblick für potentielle Anwendungen zu erhalten. Mittels der Aminosäuresequenz wird in Datenbanken nach homologen Proteinen anderer Organismen, die bekannterweise auch methylierte Zuckerketten aufweisen (andere Mollusken und Parasiten), gesucht. Innovationsgrad: 1. Das detaillierte Wissen über die Funktion der Methylierung wird zu einem besseren Verständnis von Parasiten – (Zwischen)Wirt – Interaktionen führen. 2. Ein Enzym, das Methylgruppen von Zuckern abspalten kann, wäre ein wertvolles Werkzeug in der Forschung und auch ein Kandidat für Anwendungen in einigen anderen wissenschaftlichen Disziplinen.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2020-02-01 - 2022-07-31

Ziel der Entwicklung im Projekt „Lignin als Bindemittel“ Komponente ist Lignin (als Rohmaterial) derart zu modifizieren oder auszuwählen, dass es alleinig oder in Kombination als Binder für Holzwerkstoffe herangezogen werden kann. Dabei werden unterschiedliche Lignine getestet und analysiert, um valide Struktur – Eigenschaftsbeziehungen zu erstellen. Neben der analytischen Charakterisierung werden spezielle Anwendungstests durchgeführt, die eine Eignung auch außerhalb eines analytischen Maßstabes zeigen können.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2019-04-01 - 2021-03-31

Das Projekt „Erneuerbare turbulente Flusschromatographie für Exposomics“ wird von Dr. David J. Cocovi-Solberg an der BOKU Wien unter der Betreuung von Assoz. Prof. Dr. Stephan Hann durchgeführt. Ziel des Projekts ist die Entwickelung von neuen Systemen zur Realisierung von automatisierten Analysen im Bereich von Studien zum „Exposom“. Während in der klassischen Umweltanalytik die Ermittlung der Konzentration einzelner Substanzen in verschiedenen Umweltkompartimenten im Vordergrund steht, beschäftigt sich die Exposom-Analytik mit der Untersuchung der möglichen toxischen oder gesundheitsschädigenden Auswirkung aller auf den Menschen einwirkenden Umwelteinflüsse und Substanzen. Exposom-Studien stellen eine große Herausforderung dar und sind sehr komplex, da viele verschiedene Stoffe mit teilweise sehr geringen Konzentrationen („part per billion-levels“) in einer Vielzahl von Proben untersucht werden müssen. Die Massenspektrometrie ist die Methode der Wahl für solche Studien, wobei ein Nachteil bei der geringen Robustheit dieser Systeme bezüglich Proben mit hohem Matrixgehalten besteht. Als Folge müssen die Proben in mehreren Aufarbeitungsschritten vorbereitet werden. Dies ist mit einem hohen Zeitaufwand und einem hohen Verbrauch von Chemikalien verbunden, muss aber zur Abtrennung von Probenbestanteilen durchgeführt werden, um richtige Ergebnissen zu erzielen und die hohe Performance und lange Lebensdauer der Geräte zu gewährleisten. Zur Verbesserung dieser Situation werden im Projekt an der BOKU unter der Nutzung von speziellen Ventilen, Pumpen und 3D-gedruckten Komponenten neue Systeme entwickelt, welche eine vollautomatisierte Probenvorbereitung ermöglichen, bei der störende Probenbestandteile abgetrennt und eine empfindliche Bestimmung der Zielanalyten ermöglicht wird. Das Herz dieser Systeme besteht aus der sogenannten turbulenten Flusschromatographie (TFC), einer schon länger bekannten Methode, welche auf den Vorteilen eines turbulenten Flussregimes im Zusammenhang mit partikulären Festphasen besteht, aber nie im Kontext Exposom angewandt worden ist. Mit Hilfe der heutigen technischen Möglichkeiten (IT-Lösungen, 3D-Druck, neue Materialien) wird im vorliegenden Projekt das Konzept TFC neu entwickelt und implementiert werden. Das neue System wird komplexe Probenvorbereitungsschritte in automatisierter Form, ohne dass manuelle Eingriffe notwendig sind, durchführen und die genaue Analyse einer Vielzahl von Substanzen ermöglichen.

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