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Forschung am IBG-1

Die Forschung am IBG-1 ist in die Themenfelder „Systemische Mikrobiologie“, „Systembiotechnologie“, „Bioorganische Chemie" und „Molekulare Enzymtechnologie" unterteilt. Sie decken ein breites interdisziplinäres Kompetenzspektrum von den biologischen Grundlagendisziplinen bis hin zu den Ingenieurwissenschaften ab. Forschungsthemen werden aufeinander abgestimmt und komplementär bearbeitet.

Grafik Systemische Mikrobiologie

Systemische Mikrobiologie

Das Themengebiet „Systemische Mikrobiologie“ unter Leitung von Prof. Bott forscht im Bereich der molekularen und angewandten Mikrobiologie. Langfristiges Ziel ist ein umfassendes Verständnis der Stoffwechsel- und Regulationsnetzwerke von ausgewählten Mikroorganismen wie z. B. Corynebacterium glutamicum oder Gluconobacter oxydans, die als Biokatalysatoren nachwachsende Rohstoffe in industriell oder pharmazeutisch genutzte Wertstoffe (z. B. Aminosäuren oder Proteine) umsetzen. Neben mikrobiologischen, genetischen und biochemischen Methoden werden Genomics, Transkriptomics, Proteomics und Metabolomics eingesetzt. Zur Erweiterung des Substrat- und Produktspektrums der mikrobiellen Zellfabriken werden neue Stoffwechselwege mit Hilfe der Synthetischen Biologie etabliert. Biosensoren dienen in Kombination mit Hochdurchsatz-Methoden wie der fluoreszenz-aktivierten Zellsortierung (FACS) als Werkzeuge zur Einzelzell-Analyse und Stammentwicklung.

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Systembiotechnologie

Das Themengebiet „Systembiotechnologie“ unter Leitung von Prof. Wiechert befasst sich mit der Entwicklung von Bioprozessen auf systembiologischer Grundlage. Dabei werden sowohl ganzzellbasierte als auch zellfreie Ansätze verfolgt. Als zentrale Werkzeuge werden quantitative bioanalytische Methoden (Metabolomics, Fluxomics, Proteomics) und mathematische Modelle sowohl zur detaillierten Charakterisierung der komplexen biochemischen Netzwerke in einer lebenden Zelle als auch für die Untersuchung ganzer Bioprozesse eingesetzt. Die rationale Entwicklung von Enzymtoolboxen für die kombinatorische Biosynthese erschließt neue chirale Moleküle für die industrielle Biotechnologie bis hin zur zukünftigen Etablierung synthetischer Stoffwechselwege (Synthetische Biologie). Komplementiert werden die Arbeiten durch die Entwicklung mikrofluidischer Apparaturen für die Einzelzellanalyse, wozu neuartiger Fluoreszenzsensoren eingesetzt werden.

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Bioorganische Chemie

Das Themengebiet ‚Bioorganische Chemie‘ unter Leitung von Prof. Pietruszka befasst sich mit der Entwicklung von chemoenzymatischen Verfahren zur Synthese von chiralen, enantiomerenreinen Schlüsselintermedia-ten für die Natur- und Wirkstoffsynthese. Es kommen primär isolierte Enzyme zum Einsatz, wobei die Toolbox rational und evolutiv kontinuierlich erweitert wird. Die Bereitstellung von Sekundärmetaboliten sowie dessen Analoga erfolgt auf dieser Basis über Total- oder Mutasyntheseansätze. Die Zielstrukturen sind dabei vielfältig: Sie reichen von strukturell komplexen, zytotoxischen, marinen Polyketiden bis hin zu oberflächenaktiven Glycolipiden.

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Molekulare Enzymtechnologie

Das Themengebiet ‚Molekulare Enzymtechnologie‘ unter Leitung von Prof. Jaeger befasst sich mit der Identifizierung, Isolierung und Charakterisierung neuer Enzyme aus Bakterien. Mit Methoden der Metagenomik werden Enzymgene aus Umweltproben identifiziert, kloniert und exprimiert. Neue Expressionssysteme werden entwickelt und zur Produktion von schwer exprimierbaren Proteinen wie membranständigen Enzymen eingesetzt. Die Mechanismen der Faltung und Sekretion von Enzymen werden untersucht, deren dreidimensionale Struktur aufgeklärt und biochemische Eigenschaften analysiert. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeiten liegt auf der molekularen und spektroskopischen Charakterisierung sowie der biotechnologischen Anwendung einer neuen Klasse von fluoreszierenden Proteinen, der sogenannten LOV-Proteine, die eine sog. light, oxygen, voltage Domäne enthalten.

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