Nachricht vom 11.01.2022    

Deutsch-chinesisches Team erforscht die Bildung von Chitin

Der Siegener Molekularbiologe Hans Merzendorfer und die Agrarwissenschaftlerin Quing Yang aus Peking leiten ein gemeinsames Forschungsprojekt, das Ansätze für die Entwicklung von umweltfreundlichen Insektiziden liefern kann. Im Zentrum der Forschung steht das Chitin im Exoskelett von Insekten.

Siegen. Das Exoskelett von Insekten ist als äußerst widerstandsfähige Struktur bekannt, die durch Chitinfibrillen verstärkt wird. Aufgrund der besonderen Eigenschaften der Chitinfibrillen, werden diese bereits seit längerem für zahlreichen Anwendungen in der Medizin und Technik erforscht. Allerdings ist bislang wenig bekannt, wie genau die Chitinfibrillen von den Insekten produziert werden. Dieser Frage geht nun ein deutsch-chinesisches Team von Forschern nach, das von Dr. Hans Merzendorfer, Professor für Molekularbiologie an der Universität Siegen, und Professorin Qing Yang von der Nationalen Akademie für Agrarwissenschaften in Peking geleitet wird.

Chitin ist ein Zuckerpolymer und wird durch ein bestimmtes Enzym, das in den Hautzellen der Insekten zu finden ist, aus einzelnen Zuckerbausteinen zusammengesetzt. Die fertige Zuckerkette wird dabei durch einen Kanal des Enzyms aus den Zellen geschleust, danach geschnitten und weiter chemisch verändert. Schließlich lagern sich etwa 20 dieser Zuckerketten zu einer Chitin-Nanofibrille zusammen, die mit weiteren dieser Nanofibrillen mit Hilfe von Proteinen gebündelt werden. Die daraus resultierenden Chitinfibrillen werden zu Schichten zusammengefügt und diese übereinandergestapelt, so dass komplexe dreidimensionale Strukturen entstehen, die extremsten Belastungen widerstehen können.

In dem Forschungsprojekt gehen die Wissenschaftler der Frage nach, wie genau Chitin produziert, geschnitten und chemisch modifiziert wird. Dabei testen sie die Hypothese, dass sich alle beteiligten Enzyme zu großen Superkomplexen zusammenlagern, die es erlauben, die einzelnen Schritte effizient und koordiniert durchzuführen.

Die erwarteten Ergebnisse werden nicht nur neue Erkenntnisse über die Chitinbiosynthese bei Insekten hervorbringen, sondern auch potenzielle Angriffspunkte für die Entwicklung neuer umweltfreundlicher Insektizide aufzeigen. Das Projekt, in dem mehrere Doktoranden arbeiten werden, wird gemeinsam von der Nationalen Stiftung für Naturwissenschaften Chinas (NFSC) und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für zunächst drei Jahre gefördert.

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