Lead
Oxidationen gehören zu den wichtigsten Reaktionen beim biologischen Abbau von organischen Schadstoffen. Weil diese Prozesse in kontaminierten Böden, Sedimenten und Gewässsern nur langsam über Zeiträume von Jahren und Jahrzehnten ablaufen, können sie nicht mittels Konzentrationsmessungen quantifiziert werden. Eine vielversprechende Alternative bieten die Isotopenanalyse, mit welcher sich Abbaureaktionen anhand von veränderten Isotopenverhältnissen der Schadstoffe unabhängig vom Beobachtungszeitraum nachweisen lassen.

Lay summary
Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

Wir untersuchen die Enzymkinetik und Reaktionsmechanismen der Oxidation von aromatischen Schadstoffen durch wichtige Mono- und Dioxygenasen. Diese Enzymklassen kommen in vielen Mikroorganismen vor und ermöglichen diesen, persistente chemische Verbindungen zu Produkten umzusetzen, welche in weiteren metabolischen Prozessen zur Biosynthese und Energiegewinnung genutzt werden können. Mit ausgewählten Modellsubstanzen für Schadstoffe wie Treibstoffe, Lösungsmittel und Sprengstoffe untersuchen wir wie die enzymatische Oxidationen deren Isotopenzusammensetzung verändern. Entscheidend für solche Isotopeneffekte ist dabei, wie Oxygenasen molekularen Sauerstoff, O2, aktivieren und wie effizient die reaktiven Sauerstoffspezies in die Schadstoffe eingebaut werden.
Während ein effizienter Einbau von Sauerstoff den Schadstoffabbau beg\"unstigt, können ``fehlgeleitete'', reaktiven Sauerstoffspezies Enzyme deaktivieren und überlebenswichtige Funktionen der Zelle nachhaltig stören.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Aus unseren Untersuchungen werden wir grundlegende Erkenntnisse über die Isotopeneffekte in enzymatischen Reaktionen gewinnen. Dieses Wissen ermöglicht die Interpretation der Isotopenverhältnisse von Schadstoffe in der Umwelt und trägt dazu bei, die Dynamik von natürlichen Abbauprozessen richtig zu quantifizieren.