Forschung
Frankfurter Forscher entwickeln in Hefe ein spezifisches Transportsystem für den Abfallzucker Xylose
FRANKFURT / EDMONTON. Hefen schmeckt der hochwertige Zucker Glucose besser als die aus Pflanzenresten gewonnene Xylose. Deshalb vergären sie den Abfallzucker erst dann zu Bioethanol, wenn es keine Glukose mehr gibt. Das verlängert die Produktionszeiten und verursacht dadurch höhere Kosten. In der renommierten Zeitschrift „Proceedings of the National Academy of Science“ berichten Frankfurter Forscher um Prof. Eckhard Boles, wie es ihnen gelungen ist, dieses Problem zu umgehen: Sie konnten ein Glucosetransportsystem in der Zellmembran der Hefen in ein spezifisches Xylosetransportsystem umwandeln. Die Studie wurde unter anderem vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft finanziert.
In Biokraftstoffe der zweiten Generation werden große Hoffnungen gesetzt, weil sie aus Abfallstoffen gewonnen werden können und somit nicht die ethischen Probleme der „Teller-Tank Debatte“ aufwerfen. Zudem spart ihre Herstellung deutlich mehr Treibhausgase ein, als dies bei den Biokraftstoffen der Fall ist, die aus Nahrungs- oder Futtermitteln hergestellt werden. Bisher standen aber technische und finanzielle Gründe der Produktion dieser Abfallkraftstoffe entgegen.
„Das Problem ist, dass die verschiedenen Zucker durch dasselbe Transportsystem in die Hefen aufgenommen werden müssen. Dieses System bevorzugt die Aufnahme von Glucose und erst wenn diese verbraucht ist, kann auch die Xylose aufgenommen und in Bioethanol umgewandelt werden“, erläutert Prof. Eckhard Boles vom Institut für Molekulare Biowissenschaften der Goethe-Universität. Schon seit mehr als 15 Jahren wird daher vergeblich nach Transportsystemen gesucht, die bevorzugt Xylose aufnehmen.
Alexander Farwick und Dr. Mislav Oreb aus der Arbeitsgruppe von Boles ist es nun gelungen, auf einem ganz anderen Wege ein Xylose-spezifisches Aufnahmesystem für die Hefen zu finden. Es gelang ihnen durch einen Trick, ein Glucosetransportsystem in ein spezifisches Xylosetransportsystem umzuwandeln. Solch ein System ist bisher in der Natur nicht bekannt. Verändert man nun die Hefen so, dass sie beide Transportsysteme besitzen, dann können sie in Zukunft die beiden Zucker Glucose und Xylose gleichzeitig und damit deutlich schneller zu Bioethanol umsetzen. „Damit ist ein weiterer Meilenstein bei der kostengünstigen Produktion von Bioethanol aus Abfallstoffen erreicht“, so Boles.
Die Arbeitsgruppe von Prof. Boles hat in den vergangenen Jahren grundlegende Technologien entwickelt, um mit Hilfe von Hefen Abfallzucker zu Bioethanol umzusetzen. Die Produktion dieses sogenannten Cellulose-Ethanols ist inzwischen marktfähig geworden. Ende 2013 hat die Firma Beta Renewables in Norditalien die weltweit erste kommerzielle Produktion von jährlich etwa 75 Millionen Liter Bioethanol aus landwirtschaftlichen Reststoffen in Betrieb genommen. Die Inbetriebnahme weiterer Großanlagen in den USA soll im Laufe dieses Jahres folgen.
Publikation
Alexander Farwick, Stefan Bruder, Virginia Schadeweg, Mislav Oreb, und Eckhard Boles: Engineering of yeast hexose transporters to transport D-xylose without inhibition by D-glucose, in PNAS, doi: 10.1073/pnas.1323464111; http://www.pnas.org/content/early/2014/03/19/1323464111.abstract
Informationen: Prof. Eckhard Boles, Institut für Molekulare Biowissenschaften, Campus Riedberg, Tel.: (069)-798-29513, e.boles@bio.uni-frankfurt.de.
Veranstaltungen
Veranstaltungen zum 150. Geburtstag des streitbaren Soziologen und Nationalökonomen – Biographie soeben erschienen
MEDIENEINLADUNG
Sehr geehrte Damen und Herren,
liebe Kolleginnen und Kollegen,
am 30. März wäre Franz Oppenheimer 150 Jahre alt geworden. Anlass genug, um an diesen außergewöhnlichen Gelehrten zu erinnern, der mit seinen zukunftsweisenden Ideen nicht nur das liberale Klima an der Universität in den Zwanziger Jahren entscheidend prägte. Der streitbare Wissenschaftler war der erste Professor für Soziologie an einer deutschen Universität; sein von dem Frankfurter Mäzen Karl Kotzenberg gestifteter Lehrstuhl war der Soziologie und der theoretischen Nationalökonomie gewidmet. Oppenheimer gilt als einer der bedeutenden Vordenker der Sozialen Marktwirtschaft. Seine Vorstellungen eines „liberalen Sozialismus“, seines „dritten Wegs“ zwischen Kommunismus und Kapitalismus, entwickelte sein berühmtester Schüler Ludwig Erhard als Wirtschaftsminister in der jungen Bundesrepublik weiter.
Soeben ist in der Reihe „Gründer, Gönner und Gelehrte“ seine Biographie unter dem Titel „Franz Oppenheimer – Ökonom und Soziologe der ersten Stunde“ erschienen. Darin zeichnen der Soziologe Prof. Klaus Lichtblau und der Ökonom Prof. Volker Caspari den außergewöhnlichen Lebensweg Oppenheimers nach, der als Sohn eines jüdischen Predigers zunächst in seiner Heimatstadt Berlin Medizin studierte und sich – konfrontiert mit den sozialen Folgen der Industrialisierung – der Nationalökonomie und der Soziologie zuwandte. Sein leidenschaftliches Engagement für die Idee der Siedlungsgenossenschaft – auch im Rahmen der Zionistischen Bewegung – prägte Oppenheimer zeitlebens. Nach der Machtergreifung der Nationalsozialisten diskriminiert und schikaniert, entschied er sich erst spät zur Flucht in die USA; 1943 starb er verarmt in Los Angeles.
Der Fachbereich Wirtschaftswissenschaften stellt zum Gedenken an einen der berühmtesten und bedeutendsten Vertreter der Wirtschafts- und Sozialwissenschaften an der Goethe-Universität seine von Fritz Kormis geschaffene Büste im Foyer des Gebäudes der Rechts- und Wirtschaftswissenschaften aus.
Zu Kurzvorträgen und der anschließenden Enthüllung der Büste laden wir Sie herzlich ein
am Montag, den 31. März, 18 Uhr
Ort: Goethe-Universität Frankfurt, Campus Westend,
Foyer des Gebäudes PA (Erdgeschoss), Grüneburgplatz 1.
Es werden sprechen: Vizepräsident der Goethe-Universität Prof. Rainer Klump; die beiden Autoren der Biographie, Prof. Volker Caspari und Prof. Klaus Lichtblau; Prof. Bertram Schefold (über den Bildhauer Fritz Kormis) und der stellvertretende Direktor des Jüdischen Museums, Michael Lenarz (über Jüdische Wissenschaftler im Frankfurt der Zwanziger Jahre).
Das Institut für Soziologie präsentiert vom 14. April bis 31. Mai unter dem Titel „Liberaler Sozialist, Zionist, Utopist“ eine Fotoausstellung. Gezeigt werden über 40 Fotos aus Oppenheimers in jeder Hinsicht ungewöhnlichem Lebensweg. Die Fotografien gewähren Einblicke in sein wissenschaftliches und familiäres Umfeld ebenso wie in den zeitgeschichtlichen Kontext, in dem er sich bewegt hat. Kuratiert wurde die Ausstellung von Claudia Willms M.A. und Prof. Lichtblau.
Zur Vernissage der Fotoausstellung laden wir sie ein
am Montag, den 14. April, 16 Uhr
Ort: Goethe-Universität Frankfurt, Campus Westend,
Foyer des Gebäudes PEG (Erdgeschoss), Grüneburgplatz 1.
Es werden sprechen: Prof. Heather Hofmeister (Geschäftsführende Direktorin des Instituts für Soziologie der Goethe-Universität), Prof. Julius H. Schoeps (Moses Mendelssohn Zentrum, Europäisch-Jüdische Studien, Universität Potsdam), Prof. Klaus Lichtblau und Claudia Willms, M.A., Institut für Soziologie der Goethe-Universität.
Beide Veranstaltungen finden im Rahmen der 100-Jahrfeier der Goethe-Universität statt (www2.uni-frankfurt.de/gu100).
Wir freuen uns über eine kurze Rückmeldung, ob Sie an den Veranstaltungen teilnehmen können – am besten per Mail an: jaspers@pvw.uni-frankfurt.de. Wir stellen Ihnen auch gern ein Rezensionsexemplar der im Societäts-Verlag erschienenen Oppenheimer-Biographie zur Verfügung.
Mit den besten Grüßen
Ulrike Jaspers
Referentin für Wissenschaftskommunikation
Forschung
Hydrologisches Modell WaterGAP unterschätzt Wasserspeicherung
FRANKFURT. WaterGAP ist ein hydrologisches Modell, das Wasserknappheit, Grundwasserzehrung, Hochwasser und Dürren unter dem Einfluss des Klimawandels auf allen Landflächen der Erde modelliert. Wie gut dieses Modell ist, überprüfte die Frankfurter Hydrologin Prof. Petra Döll erstmals mithilfe von GPS-Beobachtungen und Daten der GRACE-Satelliten, die das Schwerefeld der Erde messen. Die in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Survey in Geophysics publizierte Studie zeigt: WaterGAP muss modifiziert werden.
„In den meisten Gebieten der Erde unterschätzt WaterGAP die saisonalen Schwankungen der kontinentalen Wasserspeicherung und hält das Niederschlagswasser nicht genügend lange auf den Kontinenten zurück“, fasst Petra Döll vom Institut für Physische Geographie der Goethe-Universität das Ergebnis zusammen. „Es wird also mehr Wasser gespeichert als das Modell in der Simulation vorhersagt.“
WaterGAP berechnet für jeden Tag und mit einer räumlichen Auflösung von circa 50 Kilometern verschiedenste Wasserflüsse wie Verdunstung, Grundwasserneubildung und den Durchfluss in Flüssen, ebenso wie die Wassermenge, die im Boden, im Grundwasser, in Oberflächengewässern und als Schnee gespeichert ist. Dabei werden auch Wasserentnahmen für Trinkwasserversorgung, Industrie und Landwirtschaft berücksichtigt. In die Modellberechnungen gehen eine Vielzahl von Daten ein: Klimadaten, Vegetations- und Bodendaten, sozioökonomische Daten und viele mehr.
Aufgrund der ungenauen Eingangsdaten und der Vereinfachungen, die bei einer Modellierung auf globaler Skala notwendig sind, sind die Ergebnisse unsicher. Um das Modell zu justieren und seine Güte zu überprüfen, wurden bisher die Durchflussdaten von Flüssen verwendet, aber leider existieren solche Daten nicht für alle wichtigen Flüsse. Außerdem muss ein Modell auch die Dynamik der gespeicherten Wassermengen gut abbilden können, um beispielsweise Wasserentnahmen durch den Menschen detektieren zu können.
Deshalb entschloss sich Petra Döll, den Einfluss der Wassermassen auf die Deformation der Erdkruste und das Schwerefeld der Erde zur Überprüfung des Modells zu verwenden. Zeitliche schwankende Wassermassen deformieren die Erdkruste, was dazu führt, dass die Lage von fest installierten GPS-Antennen im Millimeter-Bereich variiert. Gleichzeitig führen schwankende Wassermassen auch zu starken Variationen des Schwerefelds der Erde. Diese werden mithilfe der GRACE-Satelliten abgeschätzt.
Gemeinsam mit dem Dresdner Geodäten Dr. Mathias Fritsche, der auf die Auswertung von GPS-Beobachtungen spezialisiert ist, und mit der Bonner Geodätin Dr. Annette Eicker, die sich mit der Berechnung des Schwerefelds befasst, überprüfte Prof. Petra Döll die von WaterGAP berechnete Dynamik der kontinentalen Wasserspeicherung und konnte so die Schwachstellen des Modells identifizieren.
In der Studie wurden die gemessenen Lageänderungen von circa 200 weltweit verteilten GPS-Antennen mit den Lageänderungen verglichen, die laut Berechnungen von WaterGAP aufgrund Variationen der Wassermassen auftreten sollten. Außerdem setzten die Forscher die saisonalen Schwankungen des kontinentalen Anteils der GRACE-Schwerefelder zu den WaterGAP-Ergebnissen ins Verhältnis. Das Ergebnis: WaterGAP unterschätzt die saisonalen Schwankungen der kontinentalen Wasserspeicherung und wird deshalb in Zukunft modifiziert werden.
Ein weiteres Ergebnis der Studie ist, dass die saisonalen Schwankungen des Schwerefelds der Erde nicht verwendet werden können, um Wasserentnahmen durch den Menschen zu entdecken. Dazu gibt es zu wenige feste GPS-Antennen, und die Genauigkeit und räumliche Auflösung des GRACE-Schwerefelds ist zu gering. „Nur wenn Wasserentnahmen zu einer Grundwasserzehrung führen, das heißt, die entnommenen Wassermengen größer sind als der Zufluss von Wasser, können die GRACE-Satellitenmessungen die Abschätzung von Wasserentnahmen unterstützen“, erläutert Prof. Döll. Diese Möglichkeit wurde in einer noch nicht veröffentlichten Folgestudie genutzt.
Die Arbeiten wurden durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Schwerpunktprogramm "Massentransporte und Massenverteilungen im System Erde" gefördert.
Publikation: Döll, P., Fritsche, M., Eicker, A., Müller Schmied, H. (2014): Seasonal water storage variations as impacted by water abstractions: Comparing the output of a global hydrological model with GRACE and GPS observations. Surv Geophys. DOI 10.1007/s10712-014-9282-2
Online-Publikation: http://link.springer.com/article/10.1007/s10712-014-9282-2
Ein Bild zum Download finden Sie hier.
Bildtext: Die Karte zeigt, wo das Simulationsprogramm WaterGAP verbessert werden muss. Rote Punkte markieren feste GPS-Antennen, die anzeigen, wo Watergap die saisonale Wasserspeicherung unterschätzt. Rote Flächen zeigen an, wo das Programm die Wassermenge unterschätzt, wenn man sie mit dem vom GRACE-Satelliten gemessenen Schwerefeld der Erde vergleicht. In den abgedeckten Flächen ist das GRACE-Signal nicht aussagekräftig.
Informationen: Prof. Petra Döll, Institut für Physische Geographie, Campus Riedberg, Tel.: (069)-798-40219, p.doell@em.uni-frankfurt.de
Veranstaltungen
Editionsprojekt des Musikwissenschaftlichen Instituts wurde mit Preis ausgezeichnet.
FRANKFURT. Am 20. März 2014 um 18.30 Uhr lädt das Editionsprojekt OPERA – Spektrum des europäischen Musiktheaters in Einzeleditionen – zu einer Präsentation mit Konzert ein. Anlass ist die Publikation des Bandes « Prima la musica et poi le parole » (Giambattista Casti, Antonio Salieri), der jüngst mit dem Musikeditionspreis Best Edition des Deutschen Musikverleger-Verbandes ausgezeichnet wurde. Das Projekt OPERA ist am Musikwissenschaftlichen Institut der Goethe-Universität angesiedelt und wird mit Mitteln der Akademie der Wissenschaften und der Literatur, Mainz, gefördert.
Neben Redebeiträgen von Prof. Dr. Thomas Betzwieser (Projektleiter OPERA) und Prof. Dr. Silke Leopold (Vorsitzende des Ausschusses für musikwissenschaftliche Editionen, Union der deutschen Akademien der Wissenschaften) wird Elisabeth Scholl zusammen mit ihrem Ensemble L’arco cantabile Ausschnitte aus Castis und Salieris 1786 uraufgeführter Oper Prima la musica e poi le parole vorstellen.
Die Moderation des Konzertes liegt in den Händen von Dr. Andreas Münzmay.
Ort: Casino-Gebäude der Goethe-Universität Frankfurt a. M. (Campus Westend), Renate-von-Metzler-Saal (Raum 1.801), Grüneburgplatz 1, 60323 Frankfurt a. M.
Der Eintritt ist frei. Anmeldung wird erbeten unter: opera@uni-frankfurt.de.
Forschung
Betroffene können an zwei Therapiestudien teilnehmen
FRANKFURT. „Jugendliche und Erwachsene, die mit den traumatischen Folgen nach sexuellem Missbrauch und Gewalt in der Kindheit zu kämpfen haben, können sich an uns wenden“, so die Leiterin der Arbeitseinheit Psychotraumatologie an der Goethe-Universität, Dr. Regina Steil. Die Arbeitsgruppe aus Psychologen und Psychotherapeuten ist an zwei großen, vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Studien zur Behandlung von Missbrauchs- und Gewaltopfern beteiligt. Für diese Studien werden noch Betroffene gesucht.
„Viele der Betroffenen entwickeln bereits in der Kindheit und Jugend oder später im Erwachsenenalter eine Posttraumatische Belastungsstörung: Sie leiden unter wiederkehrenden schmerzhaften Erinnerungen an die belastenden Ereignisse oder träumen immer wieder davon. Viele Betroffene leiden darüber hinaus unter starker Anspannung, Konzentrationsproblem und haben Schwierigkeiten, positive Gefühle wie Liebe und Glück zu empfinden“, weiß Steil aus ihrer Jahre langen Behandlung von Betroffenen. Von „sexuellem Missbrauch“ sprechen die Experten, erläutert Steil, „wenn der Täter gegenüber dem Opfer auf Grund seines Alters oder Einflusses in einer überlegenen Position ist und dieses zu sexuellen Handlungen drängt oder zwingt. Dies muss nicht immer gewaltsam sein. Die Täter sind häufig Verwandte, Freunde der Familie oder andere Jugendliche.“ Körperliche Misshandlungen liegen für die Psychologen dann vor, wenn Bezugspersonen körperliche Gewalt anwenden, die beim Opfer zu ernsthaften Verletzungen oder seelischen Schäden führt.
In einem der zwei Studien sollen nun Frauen behandelt werden, die vor dem 18. Lebensjahr körperliche und sexuelle Gewalt erlebt haben und gegenwärtig unter einer posttraumatischen Belastungsstörung sowie starken Stimmungsschwankungen leiden. Im Rahmen dieses Projekts werden zwei Therapieformen miteinander verglichen: die Dialektisch Behaviorale Therapie für Posttraumatische Belastungsstörung (DBT-PTSD) und die Cognitive Processing Therapy (CPT). Bei der DBT-PTSD steht nach einer Stabilisierungsphase das Nacherleben der traumatischen Situation im Vordergrund, während die CPT sich hauptsächlich mit den Gedanken und Gefühlen, die in Folge des Traumas entstanden sind, auseinander setzt.
Die Wirksamkeit beider Therapieverfahren ist gut belegt.
„Das Projekt bietet betroffenen Frauen die Möglichkeit, ohne die sonst üblichen langen Wartzeiten eine spezialisierte Behandlung bei eigens dafür geschulten Trauma-Therapeutinnen und Therapeuten zu bekommen“, erklärt Dr. Meike Müller-Engelmann, die dieses Projekt koordiniert. Insgesamt können in Frankfurt 60 Frauen behandelt werden. Die Therapien dauern ein Jahr und umfassen 45 Therapiesitzungen. Weitere Behandlungszentren sind in Mannheim und Berlin.
In einem zweiten Projekt werden Jugendliche und junge Erwachsene, die ebenfalls unter einer Posttraumatischen Belastungsstörung in Folge von körperlichen oder sexuellen Gewalterfahrungen leiden, mit einem speziell an diese Altersgruppe angepassten Therapieprogramm behandelt, das sich bereits als sehr wirksam erwiesen hat (Matulis, Resick, Rosner, & Steil, 2013). „Diese Intervention konnte die Symptome der Jugendlichen deutlich reduzieren. Jetzt wollen wir verschiedene Wirkfaktoren genauer betrachten und suchen weitere Jugendliche zwischen 14 und 21 Jahren, die an der Studie teilnehmen“, erklärt Dr. Regina Steil.
Die Behandlung ist als Einzeltherapie angelegt und umfasst nach einer ausführlichen Eingangsdiagnostik zwischen 30 und 36 Therapiesitzungen in einem Zeitraum von vier bis fünf Monaten. Die Therapie ist sehr kompakt und intensiv, da die Jugendlichen so am schnellsten eine Verbesserung der Symptome erzielen können. Nach einer anfänglichen Stabilisierung folgt eine fokussierte Traumabearbeitung.
Informationen: Ansprechpartnerin für das erste Projekt: Dipl.-Psych. Dr. Meike Müller-Engelmann Abteilung Klinische Psychologie und Psychotherapie, Tel.: (069) 798-25365, traumatherapie@psych.uni-frankfurt.de
Ansprechpartnerinnen für das zweite Projekt: Dipl.-Psych. Anna Seiverth, Dipl.-Psych. Jana Gutermann, Abteilung Klinische Psychologie und Psychotherapie, Tel: (069) 798-23973/23989, a.seiverth@med.uni-frankfurt.de, gutermann@psych.uni-frankfurt.de
Ansprechpartnerin für Journalisten: Dipl.-Psych. Dr. Meike Müller-Engelmann , Abteilung Klinische Psychologie und Psychotherapie, Tel.: (069) 798-25365, traumatherapie@psych.uni-frankfurt.de