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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2019-01-01 - 2020-12-31

Viele Gram-positive Bakterien sind von einer zweidimensional-kristallinen Zelloberflächen (S-) Schicht, die aus selbstassemblierenden (Glyko)Proteinen besteht, bedeckt. Diese S-Schicht besitzt Periodizität im Nanometerbereich, was viele Anwendungsperspektiven in der Nanotechnologie und Biomedizin eröffnet (Sleytr, Bayley et al. 1997). Es fehlt jedoch die detaillierte Kenntnis darüber, wie die S-Schicht mit der darunter¬liegenden Peptidoglykan-Zellwand von Bakterien verbunden ist. Ausgehend von der Forschung an dem Pathogen Bacillus anthracis und dem Modellorganismus Paenibacillus alvei CCM2051T ist das meiste Wissen über die Situation in Gram-positiven Bakterien ver¬fügbar, wo sogenannte Oberflächenhomologie (SLH) Domänen als Zellwand-Targeting-Module für die S-Schicht dienen. SLH-Domänen interagieren wiederum mit einem spezies-spezifischen, Peptidoglykan-gebundenen sekundären Zellwandpolymer (SCWP), das als Zellwandligand dient (2-4). Obwohl es offensichtlich ist, dass diese Strategie zur Verankerung von Zelloberflächenproteinen interessant für eine therapeutische Interven¬tion ist, fehlt ein mechanistisches Verständnis des zugrundeliegenden Prinzips. Diese SCWPs fallen in die Kategorie der nicht-klassischen SCWPs, da sie sich strukturell von den bekannten Teichonsäuren unterscheiden (3). Das SCWP von P. alvei SCWP ist ein Polymer bestehend aus aus elf [→3)-β-D-ManpNAc-(1→4)-β-D-GlcpNAc-(1→] Disaccharideinheiten, wobei jeder β-D-ManpNAc Rest mit einem 4,6-verknüpften Pyruvatketal (2) modifiziert ist, was zum anionischen Charakter des SCWP beiträgt. Diese Pyruvylierung von β-D-ManpNAc, die auch im B. anthracis SCWP (4) an der terminalen Position vorliegt, ist wird als unver¬zichtbares und evolutonär konserviertes Epitop in für die Zelloberflächenpräsentation von SLH-Domänen enthaltenden Proteinen (SLH-Proteinen) angesehen (5-7). Die funktionelle Kopplung von SLH-Proteinen und SCWP-Pyruvylierung wird durch die Tatsache bestätigt, dass mehrere SLH-Protein-synthetisierende Bakterien mit einer Pyruvat enthaltenden Zellwand ein Ortholog des CsaB-Enzyms aufweisen, das den Transfer von Pyruvatketal auf β-D-ManNAc katalysiert(5). Angesichts der weiten Verbreitung dieses Mechanismus der Protein-Zelloberflächenpräsentation - sowohl bei pathogenen als auch bei nicht pathogenen Bakterien - ist es erstaunlich, wie wenig über die Biosynthese von pyruvylier¬ten SCWPs und den daran beteiligten Enzymen bekannt ist. In dieser Studie soll die Pyruvyltransferase CsaB von P. alvei hinsichtlich ihrer Substratspezifität, Reaktionskinetik und katalytisch relevanten Aminosäuren untersucht werden. Außerdem sollen mögliche Interaktionen mit anderen Enzymen aus dem SCWP Biosyntheselokus von P. alvei ermittelt werden. Auf diese Weise soll die Pyruvylierungs¬reaktion von SCWP als entscheidener Schritt für die Zeloberflächenpräsentation von SLH-Proteinen charakterisiert und gleichzeitig unser Verständnis der Biosynthese von SCWPs generell erweitert werden.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2017-09-01 - 2018-08-31

Back4Future bietet eine Plattform zur Vertiefung der Zusammenarbeit zwischen dem "Nanoscience- und Nanotechnologie Cluster" in Brünn mit Partnern im Wiener Raum: TU Wien und BOKU Wien. Das Projekt zielt darauf hin, Synergien in der Forschung zu finden und die Forschungsbereiche in Brünn zu vertiefen und auch zu erweitern. CEITEC ist ein höchst erfolgreiches Advanced Materials und Technologie Zentrum spezialisiert darauf, Anwendungen in der Nanotechnologie auf den neuesten Stand zu bringen. Innerhalb des Konsortiums wird innovative Infrastruktur und Sachverstand auf diesem Gebiet gepaart mit fortgeschrittener Forschung in den Materialwissenschaften und Biowissenschaften im Nanotechnologiebereich - an der TU Wien und an der BOKU Wien. Dies sollte zu beachtlichen wissenschaftlichen Fähigkeiten führen, zur Verbesserung der Innovationsleistung und die Chancen zu maximieren, wettbewerbsfördernde Finanzierungsmöglichkeiten zu erhalten. Darüber hinaus sollte die Innovationskultur im allgemeinen aufgehoben werden, eine bessere Verwendung in intensiverer Kooperation mit high-tech Firmen finden und einer Verbreitung einer deutlich erhöhten Anzahl von Start-up Firmen in Süd-Moravien und den anschließenden Regionen unterliegen. Wir planen eine Erweiterung dieser Aktivitäten auf breiterer Region einschließlich Bratislava, Wroclaw und möglicherweise Budapest, Linz, Graz und Prag - auch über das Ende des Back4Future Projektes hinaus. Eine greifbare Leistung dieses TEAMING Projektes ist ein Antrag für ein gemeinsames TEAMING-Großprojekt, welches im Jahr 2018 eingereicht werden wird.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2017-03-01 - 2018-05-31

Composite polymer materials are a rapidly growing market. These materials are also strongly driving device and product innovation by allowing creation of multifunctional, light-weight and moldable components for various products from airplanes to electronics and textiles. We have invented new methods for scalable production of inorganic nanomaterials that allow us to control their distribution and properties in polymer materials. In short, we can mask functional nano- or microparticles by a thin surface coating such that it assumes the properties of the polymer (or environment) in which it should be processed. Thereby, they can be controllably mixed and organized into the polymer, which is essential to give the polymer material better or additional e.g. mechanical and optical properties. The method is nearly universal and incorporates an innovation that allows us to modify the surface of quantum dots and other nanoparticles with very precise optic, electric and magnetic properties without deleterious effect on those properties. Industrial partners from the polymer materials industry have shown great interest in these developments, with applications ranging from recycled to lighting and fire retardant polymer components, e.g. for the automotive industry. In NanoComSol we will develop industrially relevant application demonstrators that show how these innovations can further be used to create composite materials that have qualitatively new properties produced at industrial scale. Successful such demonstrations will lead to manufacturing of polymer composite materials as active instead of only passive optical, electrical and magnetic components, while reducing costs, environmental impact and materials use in production. NanoComSol thus applies ERC-funded innovations in nanomaterial synthesis to develop industrial scale production of advanced functional materials.

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