FB 13: Forschungsaufenthalt am Earth-Life Science Institute, Institute of Technology, Tokyo, Japan

Antragstellende: Brenda Dihlmann
Fachbereich, Studienrichtung: FB 13, Biowissenschaft

Im Rahmen meines Masterstudiums absolvierte ich ein Forschungsmodul am Earth-Life Science Institute (ELSI) des Institute of Technology Tokyo in Japan. Während dieses Aufenthalts hatte ich die Gelegenheit, mich intensiv mit der Charakterisierung des Enzyms MAN, einer Klasse-III-Polyphosphatkinase (PPK2), auseinanderzusetzen. Ziel des Projekts war es, das Substratspektrum und die Effizienz von MAN bei der Phosphorylierung von Ribo- und Desoxyribonukleotiden mit Polyphosphat (PolyP) als Phosphatdonor zu untersuchen.

Zu Beginn meines Aufenthalts bereitete ich mich intensiv durch Literaturrecherche auf das Thema vor. Anschließend testete ich systematisch zehn verschiedene Polyphosphat-Kettenlängen sowie drei Inkubationszeiten, um optimale Reaktionsbedingungen zu identifizieren. Dabei zeigte sich, dass mittellange PolyP-Ketten (30–110 Phosphateinheiten) durchgehend die höchsten Ausbeuten an NTPs lieferten. Besonders hervorzuheben ist, dass PolyP700, eine sehr langkettige Variante, im Vergleich deutlich geringere Aktivität aufwies. Die Inkubationszeit hatte vor allem bei langen PolyP-Ketten einen signifikanten Einfluss auf die Produktbildung.

Ein weiterer wichtiger Aspekt meiner Forschung war die Untersuchung der Aktivität von MAN gegenüber Desoxyribonukleotiden. Überraschenderweise konnte das Enzym ohne vorherige Proteinmodifikation auch dNMPs phosphorylieren. Allerdings waren die Ausbeuten für dATP und dGTP vergleichsweise niedrig, und es traten unerwartete Peaks in den HPLC-Chromatogrammen auf. Diese deuten auf mögliche Nebenprodukte oder Zwischenverbindungen hin, deren Struktur und Entstehung bislang unklar sind. Zur weiteren Aufklärung wären Analysen mittels LC-MS oder NMR erforderlich.

Insgesamt konnte ich während meines Aufenthalts zentrale Erkenntnisse über die Substratspezifität und Reaktionsmechanismen von MAN gewinnen. Besonders spannend war der Aspekt der Enzym-Promiskuität, der auf mögliche evolutionäre Ursprünge solcher Enzyme hinweist und gleichzeitig Anwendungspotenzial in synthetischen in vitro-Systemen bietet, beispielsweise zur Nukleotidregeneration.

Neben den wissenschaftlichen Ergebnissen war der Aufenthalt in Japan auch persönlich und kulturell eine sehr bereichernde Erfahrung. Die enge Zusammenarbeit mit dem Forschungsteam vor Ort ermöglichte nicht nur einen intensiven fachlichen Austausch, sondern auch Einblicke in andere wissenschaftliche Arbeitskulturen und -methoden. Ich konnte meine Kenntnisse in der Enzymkinetik und Protein Evolution erweitern und wertvolle Erfahrungen in der internationalen Forschung sammeln.

Das Institut ist sehr international gepägt und bot mir die Möglichkeit, nicht nur mit japanischen Studierenden und Forschenden in Kontakt zu kommen, sondern auch mit Menschen aus vielen weiteren Ländern. Der interkulturelle Austausch war äußerst inspirierend und hat sowohl wissenschaftlich als auch persönlich neue Horizonte eröffnet. Insgesamt war der Forschungsaufenthalt sehr erfolgreich und hat meine wissenschaftliche und persönliche Entwicklung maßgeblich gefördert.