Prof. Michael Bott | FZ Jülich | IBG-1: Systemische Mikrobiologie

Forschungsthemen und Profil (mit Bezug zur Bioökonomie)

Ziel der Arbeiten im Themenfeld „Systemische Mikrobiologie“ am IBG-1 ist die Entwicklung von Mikroorganismen als Biokatalysatoren für die Produktion industriell oder pharmazeutisch relevanter Pro¬dukte aus nachwachsenden Rohstoffen, z. B. Aminosäuren, organischen Säuren oder Proteine. Dazu wird die Methode des „Metabolic Engineering“ eingesetzt, die detailliertes Wissen zum Stoffwechsel und seiner Regulation erfordert. Die grundlagen-orientierte Forschung ist daher auf ein systemisches Verständnis ausgewählter Mikroorganismen ausgerichtet, die als Produktionsplattformen für die Herstellung einer Vielzahl von Produk¬ten dienen, wie z. B. Corynebacterium glutamicum, Gluconobacter oxydans oder Escherichia coli. Zu diesem Zweck werden genom-basierte bioanalytische Methoden wie die DNA-Microarray-Technologie, Proteomics und Metabolit-Analysen genutzt, ebenso wie die weiteren am IBG-1 etablierten Methoden Metabolomics und Stoffflussanalyse. In Kombination mit mikrobiologischen, biochemischen und molekulargenetischen Methoden werden auf diese Weise umfassende neue Erkenntnisse zur Physiologie, zum Stoffwechsel und zu den Regulationsprozessen gewonnen. Sie bilden die Grundlage, um die Zelle als Ganzes und nicht nur einzelne Biosynthesewege im Hinblick auf die Herstellung des gewünschten Produkts zu optimieren. Um die mikrobielle Stammentwicklung weiter zu verbessern, werden neue Methoden entwickelt, welche die Vorteile der ungerichteten und der rationalen Stammentwicklung kombinieren. Zentrale Werkzeuge dieses Ansatzes sind Metabolitsensoren, fluoreszierende Reporterproteine, die fluoreszenz-aktivierte Zellsortierung (FACS) sowie die Genom-Resequenzierung. Weiterhin werden heterologe oder artifizielle Stoffwechselwege (Synthetische Biologie) in den oben genannten Produktionsplattformen etabliert, und zwar mit Hilfe von Enzymen aus anderen Organismen oder Enzymen mit neuen Funktionalitäten, die durch gerichtete Evolution erzeugt wurden. Auf diese Weise können sowohl neue Substrate als auch neue Produkte erschlossen werden.

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