Zellbiologie

Wie wirkt es sich auf die Organismen aus, wenn Chemikalien in die Umwelt gelangen oder das Klima sich ändert? Zellen besitzen Mechanismen, die es ihnen ermöglichen, mit Umweltstress umzugehen. Die AG Zellbiologie untersucht solche Mechanismen.

Ein Fokus unserer Arbeiten ist auf molekulare Pumpen gerichtet, die in der Zellmembran sitzen und verhindern, dass sich toxische Verbindungen in der Zelle anreichern. Die durch diese aus Transportproteinen bestehenden Pumpen vermittelte Resistenz gegen giftige Chemikalien wird als multixenobiotic resistance (MXR) bezeichnet. Wir entwickeln entsprechende Tests für Fische und untersuchen Interaktionen von Umweltchemikalien mit diesem Schutzmechanismus. Ein Problem könnte sein, dass durch solche Interaktionen die Transportproteine in ihrer Funktion beeinträchtigt werden und dadurch deren Schutzwirkung verringert wird.

funktionierende Membranpumpen

Pumps work - cells are fine

blockierte Membranpumpen

Pumps are blocked - cells are chemosensitized

Am Baikalsee untersuchen wir, welche Auswirkungen Klimawandel und Umweltchemikalien auf die einzigartige Organismenwelt des Sees haben könnten. Diese Arbeiten finden statt in Zusammenarbeit mit dem Baikal Research Institut ,Alfred Wegener Institut und der Universität Leipzig.

Kontakt: Dr. Till Luckenbach, Tel. 0341 235 - 1514


Publikationen

  • Campos, B., Altenburger, R., Gómez, C., Lacorte, S., Piña, B., Barata, C., Luckenbach, T., (2014):
    First evidence for toxic defense based on the multixenobiotic resistance (MXR) mechanism in Daphnia magna
    Aquat. Toxicol. 148 , 139 - 151
    Volltext (URL)
  • Rivarola-Duarte, L., Otto, C., Jühling, F., Schreiber, S., Bedulina, D.S., Jakob, L., Gurkov, A., Axenov-Gribanov, D., Sahyoun, A.H., Lucassen, M., Hackermüller, J., Hoffmann, S., Sartoris, F., Pörtner, H.-O., Timofeyev, M., Luckenbach, T., Stadler, P.F., (2014):
    A first glimpse at the genome of the Baikalian amphipod Eulimnogammarus verrucosus
    J. Exp. Zool. Part B 322 (3), 177 - 189
    Volltext (URL)
  • Bedulina, D.S., Evgen'ev, M.B., Timofeyev, M.A., Protopopova, M.V., Garbuz, D.G., Pavlichenko, V.V., Luckenbach, T., Shatilina, Z.M., Axenov-Gribanov, D.V., Gurkov, A.N., Sokolova, I.M., Zatsepina, O.G., (2013):
    Expression patterns and organization of the hsp70 genes correlate with thermotolerance in two congener endemic amphipod species (Eulimnogammarus cyaneus and E. verrucosus) from Lake Baikal
    Mol. Ecol. 22 (5), 1416 - 1430
    Volltext (URL)
  • Fischer, S., Klüver, N., Burkhardt-Medicke, K., Pietsch, M., Schmidt, A.-M., Wellner, P., Schirmer, K., Luckenbach, T., (2013):
    Abcb4 acts as multixenobiotic transporter and active barrier against chemical uptake in zebrafish (Danio rerio) embryos
    BMC Biol. 11 , art. 69
    Volltext (PDF)
  • Scholz, S., Sela, E., Blaha, L., Braunbeck, T., Galay-Burgos, M., García-Franco, M., Guinea, J., Klüver, N., Schirmer, K., Tanneberger, K., Tobor-Kapłon, M., Witters, H., Belanger, S., Benfenati, E., Creton, S., Cronin, M.T.D., Eggen, R.I.L., Embry, M., Ekman, D., Gourmelon, A., Halder, M., Hardy, B., Hartung, T., Hubesch, B., Jungmann, D., Lampi, M.A., Lee, L., Léonard, M., Küster, E., Lillicrap, A., Luckenbach, T., Murk, A.J., Navas, J.M., Peijnenburg, W., Repetto, G., Salinas, E., Schüürmann, G., Spielmann, H., Tollefsen, K.E., Walter-Rohde, S., Whale, G., Wheeler, J.R., Winter, M.J., (2013):
    A European perspective on alternatives to animal testing for environmental hazard identification and risk assessment
    Regul. Toxicol. Pharmacol. 67 (3), 506 - 530
    Volltext (URL)
  • Navarro, A., Weißbach, S., Faria, M., Barata, C., Piña, B., Luckenbach, T., (2012):
    Abcb and Abcc transporter homologs are expressed and active in larvae and adults of zebra mussel and induced by chemical stress
    Aquat. Toxicol. 122–123 , 144 - 152
    Volltext (URL)
  • Faria, M., Navarro, A., Luckenbach, T., Piña, B., Barata, C., (2011):
    Characterization of the multixenobiotic resistance (MXR) mechanism in embryos and larvae of the zebra mussel (Dreissena polymorpha) and studies on its role in tolerance to single and mixture combinations of toxicants
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    Volltext (URL)
  • Fischer, S., Loncar, J., Zaja, R., Schnell, S., Schirmer, K., Smital, T., Luckenbach, T., (2011):
    Constitutive mRNA expression and protein activity levels of nine ABC efflux transporters in seven permanent cell lines derived from different tissues of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss)
    Aquat. Toxicol. 101 (2), 438 - 446
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  • Brennan, C., Dosch, R., Haramis, A.-P., Luckenbach, T., Martínez-Morales, J.-R., Moro, E., Polok, B., Ramesch, T.M., Russell, C., Argenton, F., Strähle, U., (2010):
    Report of the European Zebrafish Principal Investigator Meeting in Padua, Italy, March 18-22, 2010
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  • Fischer, S., Pietsch, M., Schirmer, K., Luckenbach, T., (2010):
    Identification of multi-drug resistance associated proteins MRP1 (ABCC1) and MRP3 (ABCC3) from rainbow trout (Oncorhynchus mykiss)
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  • Zucchi, S., Corsi, I., Luckenbach, T., Bard, S.M., Regoli, F., Focardi, S., (2010):
    Identification of five partial ABC genes in the liver of the Antarctic fish Trematomus bernacchii and sensitivity of ABCB1 and ABCC2 to Cd exposure
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    Efflux transporters: newly appreciated roles in protection against pollutants
    Environ. Sci. Technol. 42 (11), 3914 - 3920
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    Zebrafish embryos are sensitized towards chemicals by efflux transporter inhibitors
    Mar. Environ. Res. 66 (1), 81
  • Luckenbach, T., Altenburger, R., Epel, D., (2008):
    Teasing apart activities of different types of ABC efflux pumps in bivalve gills using the concepts of independent action and concentration addition
    Mar. Environ. Res. 66 (1), 75 - 76
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  • Luckenbach, T., Epel, D., (2008):
    ABCB- and ABCC-type transporters confer multixenobiotic resistance and form an environment-tissue barrier in bivalve gills
    Am. J. Physiol.-Regul. Integr. Comp. Physiol. 294 , R1919 - R1929
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  • Scholz, S., Fischer, S., Gündel, U., Küster, E., Luckenbach, T., Völker, D., (2008):
    The zebrafish embryo model in environmental risk assessment - applications beyond acute toxicity testing
    Environ. Sci. Pollut. Res. 15 (5), 394 - 404
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  • Luckenbach, T., Epel, D., (2006):
    The chemosensitizer problem: Unraveling how musks inhibit efflux transporters in mussels and use of this approach for predicting chemo sensitizing potential
    Mar. Environ. Res. 62 (Suppl. 1), S69 - S70
  • Smital, T., Sauerborn, R., Zaja, R., Luckenbach, T., Hamdoun, A.M., Epel, D., (2006):
    Multidrug resistance-associated proteins (MRPs) as an integral part of multixenobiotic resistance (MXR) in aquatic organisms
    Mar. Environ. Res. 62 (Suppl. 1), S46 - S47
  • Stevenson, C.N., MacManus-Spencer, L.A., Luckenbach, T., Luthy, R.G., Epel, D., (2006):
    New perspectives on perfluorochemical ecotoxicology: inhibition and induction of an efflux transporter in the marine mussel, Mytilus californianus
    Environ. Sci. Technol. 40 (17), 5580 - 5585
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    Combined effects of temperature and cadmium on developmental parameters and biomarker responses in zebrafish (Danio rerio) embryos
    J. Therm. Biol. 30 (1), 7 - 17
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  • Luckenbach, T., Epel, D., (2005):
    Nitromusk and polycyclic musk compounds as long-term inhibitors of cellular xenobiotic defense systems mediated by multidrug transporters
    Environ. Health Perspect. 113 (1), 17 - 24
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  • Luckenbach, T., Corsi, I., Epel, D., (2004):
    Fatal attraction: synthetic musk fragrances compromise multixenobiotic defense systems in mussels
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  • Smital, T., Luckenbach, T., Sauerborn, R., Hamdoun, A.M., Vega, R.L., Epel, D., (2004):
    Emerging contaminants-pesticides, PPCPs, microbial degradation products and natural substances as inhibitors of multixenobiotic defense in aquatic organisms
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    Developmental and subcellular effects of chronic exposure to sub-lethal concentrations of ammonia, PAH and PCP mixtures in brown trout (Salmo trutta f. fario L.) early life stages
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  • Luckenbach, T., Kilian, M., Triebskorn, R., Oberemm, A., (2003):
    Assessment of the developmental success of brown trout (Salmo trutta f. fario L.) embryos in two differently polluted streams in Germany
    Hydrobiologia 490 (1-3), 53 - 62
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  • Triebskorn, R., Adam, S., Behrens, A., Beier, S., Böhmer, J., Braunbeck, T., Casper, H., Dietze, U., Gernhöfer, M., Honnen, W., Köhler, H.R., Körner, W., Konradt, J., Lehmann, R., Luckenbach, T., Oberemm, A., Schwaiger, J., Segner, H., Strmac, M., Schüürmann, G., Siligato, S., Traunspurger, W., (2003):
    Establishing causality between pollution and effects at different levels of biological organization: the VALIMAR project
    Hum. Ecol. Risk Assess. 9 (1), 171 - 194
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  • Luckenbach, T., Triebskorn, R., Müller, E., Oberemm, A., (2001):
    Toxicity of waters from two streams to early life stages of brown trout (Salmo trutta f. fario L.), tested under semi-field conditions
    Chemosphere 45 (4-5), 571 - 579
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  • Triebskorn, R., Adam, S., Behrens, A., Beier, S., Böhmer, J., Braunbeck, T., Eckwert, H., Frahne, D., Hartig, K., Honnen, W., Kappus, B., Klingebiel, M., Köhler, H.R., Konradt, J., Lehmann, R., Luckenbach, T., Oberemm, A., Pawert, M., Schlegel, T., Schramm, M., Schüürmann, G., Schwaiger, J., Segner, H., Siligato, S., Strmac, M., Traunspurger, W., Müller, E., (2000):
    Das BMBF-Verbundprojekt VALIMAR: Ziele, Inhalte, Methoden, Verbundpartner
    In: Fomin, A., Arndt, U., Elsner, D., Klumpp, A., (eds.)
    Bioindikation - Biologische Testverfahren. 2. Hohenheimer Workshop zur Bioindikation
    Heimbach, Stuttgart, p. 165 - 168
  • Luckenbach, T., Adam, S., Behrens, A., Beier, S., Böhmer, J., Braunbeck, T., Dietze, U., Honnen, W., Kappus, B., Klingebiel, M., Knigge, T., Köhler, H.R., Konradt, J., Lehmann, R., Müller, E., Oberemm, A., Schüürmann, G., Schwaiger, J., Segner, H., Siligato, S., Strmac, M., Traunspurger, W., Triebskorn, R., (1999):
    Das Verbundprojekt Valimar
    In: Böcker, R., (ed.)
    Umweltforschung im Dialog - aktuelle Beiträge aus dem mittleren Neckarraum. Hohenheimer Umwelttagung 31
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    Fish early life stage tests as a tool to assess embryotoxic potentials in small streams
    J. Aquat. Ecosys. Stress Recov. 8 (3-4), 355 - 370
    Volltext (URL)
  • Luckenbach, T., Triebskorn, R., Müller, E., Oberemm, A., (1999):
    Untersuchungen zur Wirkung anthropogener Gewässerbelastungen auf die Entwicklung von Bachforellen (Salmo trutta fario L.)
    In: Markert, B., Oehlmann, H., (Hrsg.)
    Ökotoxikologie: Ökosystemare Ansätze und Methoden
    ecomed, Landsberg am Lech, S. 399 - 407

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Aktuelle Veröffentlichungen

"Proposal for applying a component-based mixture approach for ecotoxicological assessment of fracturing fluids." Riedl, J., Rotter, S., Faetsch, S., Schmitt-Jansen, M., Altenburger, R., 2013. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

"Alternatives to in vivo tests to detect endocrine disrupting chemicals (EDCs) in fish and amphibians – screening for estrogen, androgen and thyroid hormone disruption." S. Scholz, P. Renner, S. E. Belanger, F. Busquet, R. Davi, B. A. Demeneix, J. S. Denny, M. Leonard, M. E. McMaster, D. L. Villeneuve, M. R. Embry. Crit Rev Toxicol. 2013 Jan;43(1):45-72.

"Effect propagation in a toxicokinetic/toxicodynamic model explains delayed effects on the growth of unicellular green algae scenedesmus vacuolatus." Vogs, C., Bandow, N., Altenburger, R., 2012. Environmental Toxicology.