Entwicklung eines Testsystems zur Untersuchung der Belastung im Boden bei Nutzung von Collembolen als Bioindikatoren (UBC)
Projektlaufzeit: 2012 - 2015
Leitung:
Dr. rer. nat. Burkhard Schmidt
Prof. Dr. rer. nat. Andreas Schäffer
Bearbeitung:
Auftraggeber:
Das Projekt wird gefördert durch das „Ministry of Science and Technology“, Thailand, und das Institut für Umweltforschung, Biologie V der RWTH Aachen
Hintergrund:
Es gibt verschiedene Kontaminationen durch Xenobiotika in der Umwelt, speziell im Boden. Neben der chemischen Analytik ist es erforderlich, Informationen über Effekte der Chemikalien auf Organismen zu bekommen. Akute Effekte werden mit verschiedenen Tests bereits untersucht; zum Beispiel an Daphnien (Daphnia magna), Regenwürmern (Eisenia fetida) oder Weißwürmern (Enchytraeus albidus) etc. Daneben sind nicht-akute, chronische Effekte von Interesse. Hier bieten sich Tests auf der biochemischen Ebene an.
Collembolen (Folsomia candida) sind wichtige Organismen in Böden. Aufgrund ihrer Lebens- und Ernährungsweise sind sie Xenobiotika besonders ausgesetzt, da sie sich ständig über verschiedene Bodenschichten ihres Lebensbereiches bewegen und ernähren.
Ein Enzymsystem, dass mit Chemikalien-Stress in verschiedenen Tierspezies in Verbindung gebracht wird, sind die Glutathion S-transferasen (GSTs) und damit verbunden der Gehalt an Glutathion (GSH). Glutathion S-Transferasen (auch Glutathiontransferasen) sind Enzyme, die die Bindung von Glutathion an Xenobiotika katalysieren. Die so gebildeten Konjugate können, je nach Organismus, durch Transport aus der Zelle und Exkretion oder durch Import in Vakuolen und folgenden Abbau aus dem Stoffwechsel entfernt werden. Glutathiontransferasen kommen damit eine zentrale Rolle bei der Entgiftung organischer Stoffe zu. Außerdem sind GSTs auch bekannt im Detoxifizierungsmechanismus der Xenobiotika in Springschwänzen (Nakamori et al. 2010). Die Konjugation mit Glutathion erfolgt, meist nach Aktivierung des Substrats durch Oxidase, durch einen nukleophilen Angriff der Thiolgruppe des zentralen Cysteins des Glutathions auf das Substrat. Glutathiontransferasen kommen in verschiedenen Isoformen in Organismen vor; diese besitzen unterschiedliche Substratspezifitäten und decken so ein breites Spektrum von Xenobiotika ab.
Es ist Ziel der Arbeiten, ob die Aktivität von GSTs und der GSH-Gehalt in Springschwänzen als Bioindikator für die Belastung von Boden mit organischen Kontaminanten (Xenobiotika) genutzt werden kann.