Genom-basierte Entdeckung und Synthetische Biologie von spezialisierten Metaboliten aus Bakterien

Wir im Überblick...

Forschungsschwerpunkte

  • Funktionelle Genomforschung an kryptischen Biosynthese-Genclustern
  • Komparative Metabolomforschung mittels Massenspektrometrie
  • Mikrobenphysiologische Bedeutung spezialisierter Metabolite
  • Biosynthese mikrobieller Naturstoffe (Enzyme, Cofaktoren, Antibiotika)
  • Synthetische Biologie mikrobieller Naturstoffe („Pathway Engineering“)

Bakterien sind "gehaltvolle" Organismen. Sie produzieren zahlreiche nützliche Naturstoffe wie Enzyme, Signalmoleküle, Cofaktoren oder Toxine. Enzyme sind wichtig für biotechnologische Anwendungen (z.B. in der Diagnostik), Cofaktoren dienen als Vitamine und Toxine werden als Antibiotika oder Insektizide eingesetzt. Unser Ziel ist daher die Entdeckung neuer Naturstoffe mit Nutzen für die Biotechnologie, Pharmazie oder Landwirtschaft.

Wir untersuchen kryptische Biosynthese-Gencluster, d.h. Gencluster, deren Produkte (noch) unbekannt sind. Um Gencluster mit ihren zugehörigen Metaboliten zu korrelieren, kombinieren wir funktionelle Genomik mit komparativer Metabolomforschung. Durch Funktionelle Genomik können Gencluster gezielt ein- und ausgeschaltet werden oder aber derart umgebaut werden, dass sie in einen fremden Wirt transferiert und aktiviert werden können (Synthetische Biologie). Komparative Metabolomforschung bezeichnet den systematischen Vergleich von möglichst vielen Metaboliten, die in einem Organismus vorkommen. Um neue spezialisierte Metabolite zu identifizieren, setzen wir hochauflösende Massenspektrometrie und rechnergestützte Datenanalyse ein. Darüber hinaus untersuchen wir die physiologische Rolle und Biosynthese der neu entdeckten Metabolite im Detail. Nicht zuletzt entwickeln wir Methoden der Synthetischen Biologie, um mittels neu kombinierter Stoffwechselwege neue „Naturstoffe“ mit verbesserten Eigenschaften zu erhalten („Pathway Engineering“).

Aktuell erforschen wir neue (und seltene) Cofaktoren aus Bakterien der Gattung Mycobacterium. Seltene Cofaktoren sind an zahlreichen spannenden physiologischen Prozessen beteiligt, z.B. dem Wachstum auf exotischen C-Quellen, der Entschärfung von Stressfaktoren oder der Antibiotika-Biosynthese. Unser Ziel ist es deshalb, seltene Cofaktoren für die Biotechnologie verfügbar zu machen und ihre Physiologie und Biosynthese besser zu verstehen.