Auszeichnung für experimentelle Arbeit auf dem Gebiet der Solartechnik

Sebastian Röder erhält beim Biotechnica Studienpreis 2010 den 3. Preis für eine interdisziplinäre Staatsexamensarbeit über ein silaffinähnliches Protein

06.10.2010

Für seine Abschlussarbeit auf dem Gebiet der Solartechnik hat Sebastian Röder von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) den 3. Preis des Verbands Biologie, Biowissenschaften und Biomedizin in Deutschland e.V. (VBIO) erhalten. Der Biologische Dachverband vergibt den Biotechnica Studienpreis für exzellente Abschlussarbeiten, die in hohem Maße interdisziplinär sind und einen besonderen wissenschaftlichen Pioniergeist zeigen, wie es in der Ausschreibung heißt. Röder wurde damit für seine interdisziplinäre Staatsexamensarbeit "Untersuchung der Eigenschaften eines polykationischen silaffinähnlichen Proteins und dessen Kieselsäurefällungen" ausgezeichnet, in der er Grundlagen für die künstliche Photosynthese zur Energiegewinnung untersucht hat. Sebastian Röder hat in Mainz Biologie und Chemie für das Lehramt studiert, war Stipendiat der Studienstiftung des deutschen Volkes und erhält auch für seine Promotion in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Harald Paulsen am Institut für Allgemeine Botanik der JGU ein Doktorandenstipendium der Studienstiftung.

Die öffentliche Debatte wird derzeit stärker denn je vom Thema der zukünftigen Energieversorgung geprägt. Entsorgungsprobleme auf der einen, die Endlichkeit der Ressourcen auf der anderen Seite stellen eine wichtige Einschränkung der derzeitigen Hauptenergiequellen dar. Eine "schadstofffreie" und schier unendliche Energiequelle stellt die Sonne dar, deren Energieeinstrahlung auf die Erde mehr als 7.500-mal höher liegt als der heutige Weltjahresenergieverbrauch. Die Natur nutzt diese Energiequelle schon seit mehr als 3 Mrd. Jahren in Form der Fotosynthese, bei der die Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt und als Biomasse gespeichert wird. Für eine effektive Nutzung des Sonnenlichts entstanden im Zuge der Evolution sog. Antennenproteine, die die Fotosyntheseeffizienz drastisch erhöhen. Das Haupt-Antennenprotein in höheren Pflanzen ist der LHCII. Er bindet den größten Teil der grünen Fotosynthese-Pigmente, der Chlorophylle, und kann bereits jetzt im Labor hergestellt werden. Ein System zur Herstellung von Lichtantennen im großen Stil würde sich dazu anbieten, Sonnenlicht für solartechnische Anwendungen einzufangen, z. B. in einer Farbstoffsolarzelle. Limitierend wirkt sich hierbei jedoch aus, dass die gentechnisch erzeugte Form des LHCII in vitro nur bei Temperaturen nahe 0°C dauerhaft stabil ist. Die Stabilisierung gegenüber thermischem Stress, die für seinen technologischen Einsatz unerlässlich ist, kann z. B. durch Einbettung in eine glasähnliche Umgebung (SiO2) versucht werden. Das Verfahren der Kieselsäurepolymerisation schaut man sich dabei bei den evolutionär sehr erfolgreichen Kieselalgen ab. Diese bilden ihre Silikat-Zellwand ohne hohen Druck und hohe Temperaturen durch den Einsatz einer ganz spezifischen Proteingruppe, den Silaffinen.

Im Rahmen seiner Examensarbeit hat Röder versucht, eine chemische Verknüpfung zwischen LHCII und einem silaffinähnlichen Protein mithilfe eines spezifischen Verknüpfungsmoleküls - eines sog. heterobifunktionellen Crosslinkers - zu erreichen. Auch das silaffinähnliche Protein wurde dabei rekombinant durch Bakterien hergestellt. In seiner Arbeit gelang es Röder, Reaktionsbedingungen zu schaffen, die eine Verknüpfung der beiden Proteine zuließen. Für eine erfolgreiche Einbettung in Silikat waren die Mengen an Produkt aber zu gering. In der sich momentan anschließenden Dissertation konnte auf dem Wege einer Copräzipitation mittlerweile der Nachweis einer Stabilisierung des LHCII gegenüber thermischen Einflüssen durch den Einschluss in Silikat erbracht werden.