Petrischale mit dem Bakterium Streptomyces lividans.
Streptomyceten von einem schwermetallbelasteten Standort aus Ostthüringen werden untersucht, um Mechanismen der Schwermetallresistenz mit molekularbiologischen Methoden genauer zu erkunden. Extremstandorte mit hoher Metallbelastung wie die ehemaligen Uranbergbaugebiete bei Ronneburg zeigten Anpassungen der Mikroorganismen mit Toleranz beispielsweise gegenüber 130 mM Nickel. Dieser Streptomyces mirabilis wurde in Zusammenarbeit mit der DMSZ sequenziert. Es konnte ein Transformationssystem etabliert werden. Auf einem Megaplasmid befindliche Resistenzgene konnten charakterisiert werden. Unter anderem handelt es sich um nreB, das für einen Metalltransporter kodiert. Die heterologe Expression dieses Gens führte zur verbesserten Nickeltoleranz – nicht nur in einem anderen Streptomyceten, S. lividans, sondern auch in E. coli. Die Deletion des Gens resultierte in reduzierter Nickelverträglichkeit im Ursprungsstamm.
Feld- und Topfversuche zusammen mit Pflanzen und Mykorrhizapilzen sollen Ansätze für eine Bioremediation belasteter Flächen erlauben. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Untersuchung der bakteriellen Diversität verschiedener Habitate, auch im Hinblick auf die Geologie der Standorte, wie Extremstandorte mit hoher Salzfracht oder radionuklidhaltigen Wässern. Weiterhin wird der Abbau von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen durch autochthone Mikroorganismen analysiert – ebenfalls im Hinblick auf den Einsatz von Mikroorganismen für eine schonende Remediation belasteter Flächen. Die Bildung von Biomineralen konnte mit Ni-Struvit sowie Cs- und Sr-Struvit charakterisiert werden. Dies kann als Strategie zur Verringerung der lokalen bioverfügbaren Salz- und Schwermetallkonzentration auch eine Rolle in der Besiedlung extremer Lebensräume spielen.
MitarbeiterInnen an diesen Projekten und weitere Informationen:
M.Sc. Marlene Höller, M.Sc. Thomas Krauße, M.Sc. Kevin Lenk, M.Sc. Sebastian Pietschmann, M.Sc. Flávio Silva Costa, M.Sc. Marie Harpke.
Alumni: Dr. Andrea Beyer, Dr. Hanka Brangsch, M.Sc. Katja Burow, M.Sc. Benjamin Funai, M.Sc. David Fürst, Dipl.-Biol. Stefanie Gierer, Dr. Götz Haferburg, M.Sc. Michael Klose, Dipl.-Biol. Stefanie Koch, M.Sc. Uwe Lange, Dr. Francesca Langella, Dr. Aileen Meyer, Dr. René Phieler, Dr. Martin Reinicke, Dr. Frank Schindler, Dr. Andre Schmidt, Dr. Astrid Schmidt, Dr. Eileen Schütze, M.Sc. Jennifer Stoiber-Lipp, Dr. Annekatrin Voit, M.Sc. Johanna Ziethe.
Wichtigste Publikationen:
Harpke, M and Kothe, E (2023) Biofilm formation in Gram-positives as an answer to combined salt and metal stress. Journal of Basic Microbiology.
Harpke M, Pietschmann S, Ueberschaar N, Krüger T, Kniemeyer O, Brakhage AA, Nietzsche S, Kothe E (2022) Salt and Metal Tolerance Involves Formation of Guttation Droplets in Species of the Aspergillus versicolor Complex. Genes. 13 (9).
Brangsch H, Höller M, Krauße T, Waqas M, Schroeckh V, Brakhage AA, Bunk B, Sproer C, Overmann J, Kothe E (2022) Extremophile Metal Resistance: Plasmid-Encoded Functions in Streptomyces mirabilis. Applied and Environmental Mirobiology. 88 (11). DOI10.1128/aem.00085-22
Costa FS, Langenhorst F, Kothe E (2022) Biomineralization of Nickel Struvite Linked to Metal Resistance in Streptomyces mirabilis. Molecules. 27 (10). DOI10.3390/molecules27103061
Burow B, Grawunder A, Harpke M, Pietschmann S, Ehrhardt R, Wagner L, Voigt K, Merten D, Büchel G, Kothe E. (2019). Microbiomes in an acidic rock–water cave system. FEMS Microbiol Lett, 366(13), fnz167, https://doi.org/10.1093/femsle/fnz167
Krauße T, Schütze E, Phieler R, Fürst D, Merten D, Büchel G, Kothe E. (2017). Changes in element availability induced by sterilization in heavy metal contaminated substrates: A comprehensive study. J Hazard Mater 370. 10.1016/j.jhazmat.2017.11.008.
Meier A, Singh M, Kastner A, Merten D, Büchel G, Kothe E. (2017). Microbial communities in carbonate rocks-from soil via groundwater to rocks. J Basic Microbiol 57, 10.1002/jobm.201600643.
Meier A, Kastner A, Harries D, Wierzbicka-Wieczorek M, Majzlan J, Büchel G, Kothe E. (2017). Calcium carbonates: Induced biomineralization vs. controlled macromorphology? Biogeosciences Discuss 14, 1-21. 10.5194/bg-14-4867-2017.
Schütze E, Ahmed E, Voit A, Klose M, Greyer M, Svatos A, Merten D, Roth M, Holmström SJM, Kothe E. (2015) Siderophore production by streptomycetes - stability and alteration of ferrihydroxamates in heavy metal contaminated soil. Env Sci Poll Res 22, 19376-19383.
Schindler F, Merbold L, Karlsson S, Sprocati AR, Kothe E (2016) Seasonal change of microbial activity in microbially aided bioremediation. J Geochem Explor, in press. doi:10.1016/j.gexplo.2016.04.001.
Beyer A, Burow K, Büchel G, Kothe E (2015) Bacterial communities in salt marine evaporate rocks and pristine Zechstein aquifers. Geomicrobiol J, DOI: 10.1080/01490451.2015.1099764.
Beyer A, Rzanny M, Weist A, Möller S, Burow K, Gutmann F, Neumann S, Lindner J, Müsse S, Brangsch H, Stoiber-Lipp J, Lonschinski M, Merten D, Büchel G, Kothe E. (2015) Aquifer community structure in dependence of lithostratigraphy in groundwater reservoirs. Environ Sci Pollut Res 22, 19342-19351.
Phieler R, Merten D, Roth M, Büchel G, Kothe E (2015) Phytoremediation using microbially mediated metal accumulation in Sorghum bicolor. Env Sci Poll Res 22, 19408-19416.
Schütze E, Klose M, Merten D, Nietzsche S, Senftleben D, Roth M, Kothe E (2014) Growth of streptomycetes in soil and their impact on bioremediation. J Hazard Materials 267, 128-135.