Biotechnologie (Schroda)

Mikrobiologie (Hakenbeck)

Phytopathologie (Hahn)

Pflanzenphysiologie (Neuhaus)

Genetik (Cullum)

Zelluläre Physiologie / Membrantransport (Dr. Haferkamp)

In der Vertiefungsrichtung Biotechnologie / Mikrobiologie wird die Bedeutung und Erschließung pro- und eukaryontischer Mikroorganismen und ihrer Produkte für den Menschen und die Umwelt behandelt. Die Vertiefungsrichtung zeichnet sich aus durch die Anwendung moderner chemischer, biochemischer und molekularbiologischer Methoden aus. Die Absolventen werden durch die Wahl der Arbeitsgruppe, in der die Masterarbeit durchgeführt wird, maßgeblich für den späteren Berufseinstieg qualifiziert. Die Schwerpunkte der beteiligten Arbeitsgruppen, in denen die abschließenden Masterarbeiten durchgeführt werden, liegen in folgenden Gebieten:

In der Abteilung Biotechnologie steht die Nutzung von Bakterien und Pilzen zur Produktion hochwertiger Wirkstoffe und Enzyme für Synthese- und Abbauleistungen im Mittelpunkt. Die Fermentation, Prozesstechnik sowie biochemische und chemische Analytik vermitteln den Studenten dem neuesten Kenntnisstand. Moderne molekularbiologische Methoden werden eingesetzt um Gene von Pilzen zu identifizieren, die an der Biosynthese von Wirkstoffen beteiligt sind und/oder eine Rolle im Infektionsgeschehen spielen. Transkriptom/Microarray-, Metabolom- und Proteomanalysen von Pilzen und Säugetierzellen werden zur Untersuchung von Wirkungsweisen und zur Suche nach neuen Wirkorten herangezogen. Das IBWF ist über personelle und apparative Ressourcen in die Ausbildung eingebunden. IBWF und Lehrbereich Biotechnologie gehören weltweit zu den führenden Forschungseinrichtungen auf dem Wirkstoffgebiet.

In der Arbeitsgruppe Mikrobiologie werden bei humanpathogenen Bakterien und nahe verwandten nicht pathogenen ('kommensalen') vergleichende Analysen der Genomstruktur erstellt, und genetische Elemente, die durch Gentransfer in die Bakteriengenome eingebracht worden sind, identifiziert und deren Funktion analysiert. Diese Untersuchungen bilden die Grundlage um molekulare Details der Pathogenese sowie Variabilität innerhalb einer Spezies und Epidemiologie wichtiger Krankheitserreger zu verstehen. Ein weiterer Schwerpunkt stellt die molekulare Analyse der Penicillinresistenz und der Einfluss von Mutationen auf Funktion und Struktur von Penicillintargetproteinen dar. Diese Vertiefungsrichtung zeichnet sich aus durch die Anwendung modernster Technologie wie Genomsequenzierungen kommensaler Streptokokken und deren Annotation, Microarrayanalysen, DNA Chiptechnologie, und die enge Anbindung an die Bioinformatik durch das Nano+Bio Centrum.

Die Abteilung Phytopathologie beschäftigt sich mit den Infektionsmechanismen von pflanzenpathogenen Pilzen, sowie den molekularen Grundlagen der Entstehung von Fungizidresistenz. Als Anwendungsperspektive steht die Entwicklung neuer Strategien zur Kontrolle von Pflanzenkrankheiten. Untersuchungsobjekte sind der nekrotrophe Grauschimmelerreger Botrytis cinerea (Signalvorgänge und Metabolismus während der Keimung und Pathogenese; ‚multidrug’-Fungizidresistenz in natürlichen Populationen) und die biotrophen Rostpilze (Rolle Haustorium-spezifischer Proteine für die Interaktion mit der Wirtspflanze). Als experimentelle Werkzeuge werden diverse molekulare (Transkriptomanalysen, Herstellung transgener Pilz-Mutanten), zytologische (Immunfluoreszenzmikroskopie etc.) und phytopathologische Techniken eingesetzt.

In der Arbeitsgruppe Pflanzenphysiologie wird angestrebt, die Qualität und die Menge essentieller Inhaltsstoffe in Nutzpflanzen zu erhöhen. Hierzu finden u.a. transgene Mutanten Verwendung, in denen Gene aus anderen Pflanzen, oder auch aus nicht-pflanzlichen Organismen heterolog exprimiert werden. Zur Herstellung der entsprechenden Mutantenlinien werden molekularbiologische Techniken angewendet, zur Analyse der Eigenschaften dieser „neuen“ Pflanzen werden zudem umfassende Verfahren der Metabolitenanalytik eingesetzt. Neben der Arbeit an Pflanzen fokussiert diese Arbeitsgruppe auch auf Bakterien und Protisten, die z.B. für Pflanzen, Tiere oder den Menschen pathogen sein können. Ziel hierbei ist es, neuartige „Targets“ (Zielproteine) für Wirkstoffe zu identifizieren, wobei insbesondere Membrantransport-Proteine im Mittelpunkt stehen. Zu diesen Arbeiten ist neben den genannten molekularbiologischen Techniken, auch eine umfangreiche Kenntnis von biochemischen Untersuchungen an Carrierproteinen notwendig.

Die Abteilung Genetik bearbeitet schwerpunktmäßig die bodenbewohnenden Streptomyceten und von ihnen produzierte Antibiotika. Viele dieser Wirkstoffe sind wichtige Therapeutika in der Humanmedizin. Die Annotation von Streptomyceten-Genomen zeigt, daß diese Bakterien weitaus mehr Biosynthese-Cluster beinhalten als man sich bisher vorgestellt hat. Diese sollen zukünftig genutzt werden, um neue modular aufgebaute Biogenesecluster von nicht-ribosomal synthetisierten Peptiden und Polyketiden zu generieren. Es werden neue algebraische Methoden benützt, um Protein-Eigenschaften vorherzusagen. Zur Erzeugung neuer funktionaler Enzyme wird die homologe Rekombination eingesetzt.