Dienstag, 21.11.2017
StartseiteForschung aktuellUran einen Korb geben13.03.2009

Uran einen Korb geben

Biomoleküle könnten bei der Bodensanierung helfen

Chemie. - Die Diskussion um radioaktiven Müll verdunkelt häufig, dass Uran auch ein stark giftiges Schwermetall ist. Diese Eigenschaft besitzt es auch in seinen nichtstrahlenden Formen und verliert sie auch niemals. US-Chemiker suchen daher nach Möglichkeiten strahlendes und nichtstrahlendes Uran im Boden mit Bakterienhilfe zu entdecken und nach Möglichkeit unschädlich zu machen.

Von Arndt Reuning

Nicht nur die Abraumhalden der Wismut AG sind stark uranbelastet. (AP)
Nicht nur die Abraumhalden der Wismut AG sind stark uranbelastet. (AP)

Die Natur dient ihm als Inspirationsquelle, sagt Prof. Chuan He von der University of Chicago. Bestimmte Bakterien verspüren nämlich einen gewissen Appetit auf eigentlich giftige Substanzen.

"Die Idee dazu kommt von der biologischen Sanierung. Schon seit längerem denkt man darüber nach, dazu Bakterien zu verwenden, die gezielt Uran erkennen und binden. Aber dafür brauchen die Mikroben ein besonderes Protein, eine Eiweißverbindung. Die muss speziell auf dieses giftige Schwermetall reagieren. Das ist für uns der erste Schritt: Komponenten mit solchen Eigenschaften zusammen zu bauen. Dann schließlich können wir sie vielleicht in ein Bakterium integrieren und so ein lebendiges System erschaffen, das Uran ansammelt."

Dabei geht es nicht um Uran in seiner metallischen Form, sondern um wasserlösliche Salze, sogenannte Uranylverbindungen. Die natürlich sehr viel gefährlicher sind, weil das Uran im gelösten Zustand sich sehr viel schneller in der Umwelt ausbreiten kann. Chuan He und seine Mitarbeiter haben aber nun eine Eiweißverbindung hergestellt, die solche Uranylsalze binden können. Die einzelnen Uranteilchen sitzen dabei in dem voluminösen Protein wie in einem Korb und werden von Molekülzangen festgehalten. Solche Verbindungen aus Eiweiß und Metallsalz kommen in der Natur häufig vor. Deshalb musste der chinesische Chemiker aus Chicago auch nicht ganz von vorne beginnen, sondern bei einem Bakterien-Eiweiß, das Nickel binden kann. Bei diesem Kettenmolekül hat Chuan He einfach ein paar Bausteine gegen andere ausgetauscht. He:

"Mit unserem chemischen Fachwissen haben wir das Molekül so umgestaltet, dass es nun Uranyl-Teilchen umschließen kann. Als nächstes werden wir mit Computermodellen untersuchen, wie wir es noch fester einklammern können. Unser erstes Ziel ist dann, das Protein wieder in ein Bakterium einzuschleusen. So dass bei Anwesenheit von Uran die Zelle zum Beispiel ihre Farbe wechselt, rot wird oder so."

Das könnte deshalb möglich sein, weil die Eiweißverbindung die Eigenschaft hat, Gene ein- und ausschalten zu können. Wenn sie das Metall in dem Korb festhält, ändert sich nämlich ihre äußere Gestalt. So dass sie an einem ganz bestimmten Stück des Erbmoleküls DNA andocken kann. Und damit blockiert sie das benachbarte Gen, es kann nicht mehr abgelesen werden. Im Fall des Nickels ist dieser Prozess Teil eines Regelkreises. He:

"Wenn das Bakterium zu viel Nickel enthält, dann erkennt das das Protein. Es bindet an die DNA und verhindert, dass jene Gene abgelesen werden, die für die Aufnahme von weiterem Nickel verantwortlich sind."

Die Chemiker aus Illinois hoffen nun, diese Signalkette sich so umgestalten lässt, dass ein Bakterium wie eine Ampel die Anwesenheit von Uran anzeigen kann. Ein weiterer Schritt wäre es, dass solch ein Bakterium das lösliche Uranylsalz in eine unlösliche Form umwandelt, so dass es im Boden gebunden bleibt, und sich nicht über das Grundwasser weiter verbreiten kann. Dazu müssen sie aber noch weitere Biomoleküle zur Hilfe ziehen.

"Noch haben wir keine Zelle, bei der das funktioniert. Wir arbeiten noch daran. Für unser langfristiges Ziel werden wir wohl einige Jahre zu tüfteln haben. Aber solange sich keiner an solche Aufgaben heran traut, passiert auch nichts."

Allerdings steht wohl leider kaum zu befürchten, dass sich die Probleme mit uranverseuchten Böden schon vorher lösen sollten.

Das könnte sie auch interessieren

Entdecken Sie den Deutschlandfunk