Institut für Zelluläre und Molekulare Botanik

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Forschungsprofil

In der Abteilung für Bioenergetik des Botanischen Institutes wird mit physiologischen, proteinbiochemischen und molekulargenetischen Methoden an mikrobiologischen Fragestellungen zweier zukunftsträchtiger Themenbereiche gearbeitet.

1. Bioenergetik - Aufklärung von Mechanismen der Energetisierung eukaryotischer Plasmamembranen.

Das Forschungsobjekt sind Hefezellen, die sich als Modellsystem für das Verständnis eukaryotischer Biologie bewährt haben. Sie sind wie Bakterien experimentell leicht handhabbar und genetisch manipulierbar, dennoch typisch eukaryotisch, so daß Schlußfolgerungen, die aus dem Modell gezogen werden, signifikante Wahrscheinlichkeiten haben, auch für höhere Organismen zu gelten. Die experimentelle Arbeit erfolgt auf drei Ebenen.

• Physiologie und Biochemie: Isolierung von Plasmamembranfraktionen aus Hefen und ihre Rekonstruktion in Proteoliposomen (Phospholipidvesikel). Bestimmung der Aktivität der membrangebundenen H⁺-ATPase, des Membranpotentials und des pH-Gradienten. Einfluß des oxidativen Stresses (und anderer Umweltfaktoren) auf die Funktion der Plasmamembran.

• Molekulargenetik: Identifizierung und Klonierung von Ionenkanal- und Transportergenen der Spalthefe Schizosaccharomyces pombe. Funktionelle Charakterisierung der Genprodukte (Ionenkanäle, Transporter) mittels heterologer Expression in entsprechenden Mutantenstämmen.

• Elektrophysiologie: Messung der Plasmamembranleitfähigkeit mit Hilfe der auf Hefe angewandten “patch clamp”-Technik. Die an biologischen Membranen stattfindenden Energieumwandlungen beruhen auf Ladungstranslokationen über die Membran, welche einerseits zur Erzeugung von Membranpotentialen, andererseits aber auch zur Depolarisation der Plasmamembran durch elektrogene Flüsse führen.

2. Biotechnologie - Aufklärung von Mechanismen der mikrobiellen Kohlesolubilisierung durch Pilze.

• Braunkohle ist eine schier unerschöpfliche heimische Energiequelle, die jedoch mit einer hohen ökologischen Brisanz behaftet ist. Durch mikrobielle Verflüssigung der Kohle soll diese in ein höherwertiges Produkt umgewandelt werden. Zum Beispiel kann die verflüssigte Kohle als Kohlenstoff- und Energiequelle für Bakterien und Pilze genutzt werden, die aus der chemisch uneinheitlichen Kohle einen ökonomisch interessanten Wertstoff (Polyhydroxyfettsäuren, langkettige Alkohole) synthetisieren.

• Biochemie: Mikroorganismen produzieren eine Vielfalt von extrazellulären Enzymen. Diese Enzyme werden mit chromatographischen Methoden gereinigt und proteinchemisch charakterisiert.

• Molekulargenetik: Die in den Schimmelpilzen für die kohleverflüssigende Enzyme codierenden Gene werden identifiziert und kloniert. Die Regulation der Expression dieser Gene wird auf der mRNA-Ebene untersucht.

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Last update:April 2009 n.boendgen@uni-bonn.de