Bioeconomy Science Center
Forschung und Kooperation für nachhaltige BioÖkonomie

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Forschung und Kooperation für nachhaltige BioÖkonomie

Prof. Wolfgang Wiechert | FZ Jülich | IBG-1: Systembiotechnologie

Forschungsthemen und Profil (mit Bezug zur Bioökonomie)

Das IBG-1:Biotechnologie am Forschungszentrum Jülich arbeitet auf dem Gebiet der Industriellen Biotechnologie und schlägt damit die Brücke zwischen Bereitstellung und Aufschluss nachwachsender Rohstoffe einerseits und der Herstellung hochwertiger chemischer Produkte als Ersatz für erdölbasierte chemische Verfahren andererseits.
Die Arbeiten im Themenfeld „Systembiotechnologie“ am IBG-1 verfolgen das übergeordnete Ziel der Gewinnung eines vertieften quantitativen Verständnisses enzymatischer Reaktionen und intrazellulärer biochemischer Netzwerke im Hinblick auf die Optimierung industrieller Produktionsprozesse. Die Systembiotechnologie befasst sich insbesondere mit der Entwicklung und Anwendung innovativer Methoden zur Charakterisierung von Stoffwechselnetzwerken in ganzen Zellen und Reaktionskaskaden in zellfreien Systemen. Einen besonderen Schwerpunkt bildet dabei die quantitative Metabolom-, Fluxom- und Proteom-Analyse auf Grundlage moderner massenspektrometrischer Methoden sowie der Laborrobotik. Neu entwickelte bioanalytische Methoden werden ergänzt durch schnelle Probenahmegeräte und den Einsatz automatisierter Hochdurchsatzmethoden. Die gewonnen Daten werden in einem systembiologischen Rahmen ausgewertet, für die Entwicklung mehrskaliger mathematischer Modelle zur Beschreibung von biochemischen Netzwerken und industriellen Bioprozessen genutzt und schließlich zur Versuchsplanung und Prozessoptimierung angewendet. Dazu werden entsprechende Simulations- und Datenanalyse-Werkzeuge entwickelt und u.a. auf den Höchstleistungsrechnern des Forschungszentrums eingesetzt. Ergänzend hierzu werden Einzelzelluntersuchungen mit Hilfe von speziell hierfür entwickelten mikrofluidischen Chips durchgeführt, um zellinterne Prozesse direkt beobachten zu können. Dies schließt die Entwicklung genetisch codierter intrazellulärer Biosensoren in enger Kooperation mit anderen Arbeitsgruppen aus dem Themenfeld Systemische Mikrobiologie ein. Weiterhin werden in der Systembiotechnologie umfangreiche Arbeiten zur Biokatalyse durchgeführt. Technisch relevante Enzyme werden quantitativ charakterisiert und gezielt modifiziert. Enzymtoolboxen erlauben die Entwicklung neuer Mehrschrittverfahren zur Synthese hochwertiger Moleküle. Alle diese Arbeiten münden schließlich in einer auf einem vertieften Verständnis beruhenden Bioprozessentwicklung für die industrielle Anwendung.

Beiträge zum BioSC

Das IBG-1: Biotechnologie am Forschungszentrum Jülich arbeitet auf dem Gebiet der Industriellen Biotechnologie und schlägt damit die Brücke zwischen Bereitstellung und Aufschluss nachwachsender Rohstoffe einerseits und der Herstellung hochwertiger chemischer Produkte als Ersatz für erdölbasierte chemische Verfahren andererseits.

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