Dr. Holger Klose | RWTH Aachen | ABBt – Botanik und Molekulare Genetik

Die pflanzliche Zellwand steht im Mittelpunkt von Holger Kloses Forschungsarbeiten. Sie stellt eine Barriere dar, die Pathogene überwinden müssen, aber sie ist auch eine Ressource, die stofflich verwertet werden kann. In beiden Fällen spielt ihre Struktur und Zusammensetzung eine entscheidende Rolle, und damit auch die genetischen Grundlagen ihrer Biosynthese.

Holger Klose studierte Biotechnologie an der RWTH Aachen und promovierte anschließend in der Arbeitsgruppe von Dr. Ulrich Commandeur. In der Dissertation gelang ihm in der Modellpflanze Tabak die gerichtete Expression von Cellulasen zur Modifikation der Zellwand.

2014 wechselte er als Postdoc an den Lehrstuhl von Prof. Björn Usadel am Institut für Botanik und Molekulare Genetik der RWTH Aachen und forschte dort im BOOST FUND-Projekt EnZiP, in dem es um die Vereinfachung der Prozessierung von pflanzlicher Biomasse ging. Von 2014 bis 2016 war er Koordinator des BOOST FUND-Projekts OrCaCel, das in Zusammenarbeit mit den Lehrstühlen von Prof. Walter Leitner (RWTH Aachen, ITMC - Technische Chemie) und Prof. Ulrich Schurr (FZ Jülich, IBG-2 - Pflanzenwissenschaften) lief. In dem Projekt wurden mehrjährige Pflanzen unter verschiedenen Bedingungen angebaut und die Biomasse mit dem an der RWTH entwickelten OrganoCat-Prozess fraktioniert. Die Gruppe von Holger Klose analysierte die jeweilige Zellwandzusammensetzung und deren Einfluss auf die Produktausbeute.

Die Widerstandsfähigkeit (recalcitrance) der pflanzlichen Zellwand gegenüber dem enzymatischen Abbau, aber auch gegenüber Dampf- und Säurebehandlung wird einerseits bestimmt von ihrer quantitativen Zusammensetzung, d.h. den Mengenanteilen von Cellulose, Hemicellulose und Lignin, andererseits von der qualitativen Zusammensetzung, d.h. der Verzweigung und Länge der Polymere und der Art der chemischen Bindungen. Diese Eigenschaften werden z.B. untersucht mit Hilfe von chemischer oder enzymatischer Hydrolyse, oder durch den immunologischen Nachweis bestimmter Epitope. Mit genomweiten Assoziationsstudien lassen dann sich die genetischen Grundlagen der Zellwandzusammensetzung analysieren.

Seit 2017 ist Holger Klose Leiter des FocusLabs AP³. In diesem interdisziplinären Projekt soll das Konzept einer neuen Bioraffinerie für die nachhaltige Umsetzung von Biomasse aus mehrjährigen Pflanzen unter Verwendung der OrganoCat-Technologie etabliert und ökonomisch validiert werden. Darüberhinaus ist er am SEED FUND-Projekt BioDeg beteiligt, in dem es um die Entwicklung maßgeschneiderter rekombinanter Enzyme für den Abbau verschiedener Typen von Biomasse geht.

Weitere Forschungsthemen sind die Zellwandzusammensetzung in diversen Rapssorten im Zusammenhang mit Verticillium-Befall im BOOST FUND-Projekt PlaMint sowie die Zellwände in Tomatenpflanzen. Ein neueres Arbeitsgebiet ist der Aufbau des sogenannten Samenschleims (mucilage), eine Schicht mehrheitlich aus Pectin, die Pflanzensamen umhüllt. Sie kann die Qualität von Samen z.B. für die Ölproduktion beeinflussen.

Die Arbeitsgruppe von Holger Klose umfasst zurzeit zwei Doktoranden und zwei Postdocs.