Forschungsschwerpunkte

Die grund­le­gen­de For­schung richtete sich auf die Biochemie biotechnisch relevanter Mikroorganismen, die zur Pro­duk­tion von phar­ma­zeu­ti­schen Wirkstoffen genutzt wer­den. Dabei steht die lebende Zelle im Vordergrund und zwei wich­ti­ge Aufgaben sieht die Forschergruppe:

1. Rekombination von Biosynthesewegen aus Pflanzen in der Hefe

2. Op­ti­mie­rung des biochemischen Netzwerkes, um die Produktionsleistung in genetisch veränderten Hefen zu erhöhen.

Medizinische Pflanzenbiotechnologie

Die Medizinische Pflanzenbiotechnologie konzentriert sich auf die Pro­duk­tion bioaktiver Verbindungen na­tür­lichen Ur­sprungs mit Hilfe von Pflanzenzellkulturen und Pflanzen. Neben der phytochemischen Analyse wer­den zunehmend molekularbiologische Techniken eingesetzt, um Ein­blicke in die Biosynthesewege zu ge­win­nen und die Bil­dung bioaktiver Verbindungen zu steuern (Pathway Engineering).

Metabolische Profilerstellung und Metabolomik

Die Metabolomics- und Metabolic-Profiling-For­schung konzentriert sich auf biotechnologisch hergestellte rekombinante niedermolekulare Naturstoffe wie sekundäre Naturstoffe in heterologen Mikroorganismen. Biologische Sys­te­me wer­den eingesetzt, um eine mo­le­ku­la­re Viel­falt zu er­zeu­gen, die für die Entdeckung von Leitstrukturen in der Arz­nei­mit­tel­for­schung von größter Be­deu­tung ist. Sowohl die na­tür­liche Viel­falt, z. B. in Pflanzenzellen, als auch die gerichtete Viel­falt, z. B. die gerichtete Evolution, wer­den un­ter­sucht. Bei Pflanzen und Mikroorganismen, bei denen die Stoffwechselwege manipuliert wurden, wer­den der Stofffluss und der Fluss relevanter Vorläuferstoffe analysiert, um Stra­te­gi­en für die Umleitung von Vorläuferstoffen, die Erkennung von Stoffwechselengpässen und die optimale Ausrichtung von Vorläuferstoffen in In-vitro-Bioreaktorsystemen zu ent­wi­ckeln. Metabolische Profilerstellung und metabolomische Analysen wer­den mittels LC-MS, HPLC-NMR und 2D-H-NMR durch­ge­führt.

Metabolic Engineering, Kombinatorische Biosynthese und Pflanzenbiochemie

Darüber hinaus ist dieses For­schungs­ge­biet von hoher Re­le­vanz, um die For­schung auf dem Gebiet der Biochemie und Biosynthese von me­di­zi­nisch genutzten Naturstoffen zu un­ter­stüt­zen. In der Forschungslinie der kombinatorischen Biosynthese sind Biosynthesewege von Naturprodukten von In­te­res­se­, deren Isolierung kompliziert ist oder die auf­grund der begrenzten Menge und der hohen Nachfrage zu teuer sind (wie Cannabinoide).  Die kombinatorische Biosynthese ist ein Ins­tru­ment zur Gewinnung neuartiger Naturstoffe sowie zur Herstellung seltener und teurer Naturstoffe. Das Grundkonzept der künftigen For­schung in diesem Be­reich ist, Stoffwechselwege in ver­schie­de­nen Organismen auf genetischer Ebe­ne zu kombinieren. Das Hauptproblem bei der kombinatorischen Biosynthese ist, dass die meisten Biosynthesewege auf genetischer Ebe­ne noch immer schlecht ver­stan­den sind, da nur wenige Gene, die an der Regulierung und Biosynthese in Pflanzen be­tei­ligt sind, sequenziert und funktionell aufgeklärt wurden.