Fachbereich 13 - Biologie
Institut für Molekulare Mikrobiologie und Biotechnologie
Arbeitskreis Prof. Dr. Alexander Steinbüchel

Biologischer Abbau von Kautschuken

In diesem Schwerpunkt wird der biologische Abbau von Naturkautschuk, Latex und synthetischen Kautschuken untersucht.

Die Untersuchungen zielen darauf ab, zunächst geeignete Mikroorganismen aus der Natur zu isolieren, die die genannten Polymere in niedermolekulare Bestandteile spalten und als alleinige Kohlenstoffquelle zum Wachstum nutzen können. Hierzu werden Stämme von Gordonia polyisoprenivorans und Gordonia westfalica, die adhäsiv auf Kautschuk wachsen eingesetzt. Darüber hinaus werden auch Mikroorganismen wie z. B. Vertreter der Gattung Micromonospora eingesetzt, die auf kautschukhaltigen Nährböden Freßhöfe ausbilden, untersucht.

Vorrangiges Ziel der Untersuchungen ist die Identifizierung und Charakterisierung derjenigen Enzyme, die den mikrobiellen Abbau von Kautschuk durch Spaltung des Polyisoprenrückgrats einleiten sowie die Klonierung von Genen, die diese Enzyme kodieren. Im Berichtszeitraum wurde u. a. in einem der kautschukabbauenden Stämme von Gordonia ein Megaplasmid identifiziert und dessen ca. 100 kbp umfassende Nukleotidsequenz vollständig ermittelt.

Ein weiteres Ziel ist die Konstruktion von Plasmiden, die zur Übertragung von Fremd-DNA nach Gordonia, sowie zur Erzeugung von Transposon-induzierten Mutanten geeignet sind. Diese genetischen Werkzeuge sind für die weiteren molekulargenetischen Untersuchungen des Kautschukabbaus unerlässlich. Im Berichtszeitraum wurden bereits zahlreiche Mutanten isoliert, die Kautschuk nicht oder nur noch unvollständig abbauen. Basierend auf solchen Mutanten sollen biotechnologische Verfahren entwickelt werden, mit denen kautschukhaltige Abfälle (Altreifen, Latexhandschue, Latexmatrazen) entsorgt und dabei Rohstoffe für die chemische Synthese bzw. für biotechnologische Produktionsverfahren gewonnen werden können.

Drittmittelgeber:

Deutsche Bundesstiftung Umwelt (Osnabrück), Max-Buchner-Forschungsstiftung

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. Dr. Alexander Steinbüchel (Leiter), Dr. Mahmoud Berekaa, Dr. Matthias Liebergesell, Dr. Alexandros Linos, Dipl.-Biol. Matthias Arenskötter, Dipl.-Biol. Daniel Bröker, Dipl.-Biol. Dirk Baumeister, Dipl.-Biol. Karsten Rose, Ebaid Ibrahim

Veröffentlichungen:

Arenskötter, M., D. Baumeister, M. M. Berekaa, G. Pötter, R. M. Kroppenstedt, A. Linos, A. Steinbüchel: Taxonomic characterization of two rubber degrading bacteria belonging to the species Gordonia polyisoprenivorans and analysis of hyper variable regions of 16S rDNA sequences, FEMS Microbiol. Lett. 205, 277-282, 2001

Berekaa, M.: Biochemical and Molecular Investigations on Microbial Degradation of natural and Synthetic Rubber, Dissertation Universität Münster, Fachbereich Biologie, 2001

Linos, A., A. Steinbüchel: Biodegradation of natural and synthetic rubbers. In: Koyama & Steinbüchel (Eds.): Biopolymers, Vol. 2, Weinheim, Wiley VCH, pp. 321-359, 2001

Arenskötter, M., D. Baumeister, D. Bröker, E. M. A. Ibrahim, K. Rose, A. Steinbüchel: Mikrobieller Abbau von Natur- und Synthesekautschuk, BIOforum 3/2002, 124-126, 2002

Bröker, D.: Klonierung und Sequenzierung des Megaplasmids aus Gardonia sp. Stamm KB1, Annotation der Gene und Ableitung von Vektoren für genetische Untersuchungen, Diplomarbeit Universität Münster, Fachbereich Biologie, 2001

Linos, A., M. M. Berekaa, A. Steinbüchel, K. K. Kim, C. Spröer, R. M. Kroppenstedt: Gordonia westfalica sp. nov., a novel rubber-degrading actinomycete, Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 52, 1133-1139, 2002

Rose, K., A. Steinbüchel: Construction and intergeneric conjugative transfer of a pSG5-based cosmid vector from Escherichia coli to the polyisoprene rubber degrading strain Micromonospora aurantiaca W2b, FEMS Microbiol. Lett. 211, 129-132, 2002