BIOTECHNICA Studienpreis 2009
Andreas Max Ernst vom Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg erhielt am 7. Oktober den BIOTECHNICA Studienpreis 2009. Der 2. und 3. Preis gingen an Janine Hofmann von der Universität Jena und Ulrike Glaubitz vom Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam. Der vom Verband Biologie, Biowissenschaften und Biomedizin (VBIO e. V.) ausgeschriebene Preis ist mit insgesamt 5.000 Euro dotiert und wird vom weltweit führenden Biotechnologieunternehmen Roche gesponsert.
Aus über 70 exzellenten biowissenschaftlichen Abschlussarbeiten hatte die Fachjury des BIOTECHNICA Studienpreises diejenigen Arbeiten ausgewählt, die durch besondere Qualität, wissenschaftlichen Pioniergeist, Interdisziplinarität und hohem Anwendungspotential in der Biotechnologie beeindruckten.
Dr. Angelika Rösler, R&D Director Biomarker Assay Development von Roche Applied Science stellte fest: „Die exzellenten Arbeiten junger Wissenschaftler, ihr Fachwissen, und ihre Neugier und Forschungsdrang bilden die Basis für zukunftsweisende Entdeckungen in Biotechnologie und Medizin. Der Studienpreis 2009 soll dazu beitragen, diese Leistung anzuerkennen und zu würdigen.
Informationen zu den prämierten Arbeiten:
1. Preis (2.500 Euro)
Dipl-Biol. Andreas Max Ernst
Biologische Membranen zeichnen sich durch wohl definierte, geordnete Strukturen aus Lipiden (Fetten) und Proteinen (Eiweißen) aus. Die Membranen einer Zelle erhalten durch ihre unterschiedliche Lipidzusammensetzung eine Art „Adresse“ und können daher gezielt von Proteinen angesteuert werden. Bisher war jedoch nicht klar, wie ein Protein innerhalb der Membran mit seiner lokalen Lipid-Umgebung interagieren kann.
In seiner Diplomarbeit „Specific protein-lipid interactions: A molecular mechanism of lipid sorting“ untersuchte Andreas Max Ernst vom Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg die hohe Anreicherung einer bestimmten Lipidspezies in den so genannten COP I -Vesikeln. Diese vermitteln den vesikulären Transport innerhalb des frühen sekretorischen Transportwegs. Ein von Ernst entwickeltes neuartiges in-vitro-System ermöglicht es, die spezifischen Lipid-Lipid-Interaktionen in Membranen zu studieren. In den COP I -Vesikeln fand Ernst ein Aminosäuremuster, das für die spezifische Interaktion mit dem Lipid verantwortlich ist. Erstmals konnte nachgewiesen werden, dass dieses nicht nur dazu beiträgt, eine bestimmte Lipid-Klasse, sondern auch individuelle Lipid-Spezies innerhalb des vermeintlichen „Durcheinanders“ an Membranlipiden zu erkennen. In den Membranen herrscht also keineswegs Willkür und Chaos. Vielmehr weisen Lipide spezielle Präferenzen der Interaktion untereinander auf und sind sogar in definierten Substrukturen organisiert.
Es erwies sich, dass das von Ernst identifizierte Aminosäuremuster in einer Vielzahl weiterer Membranrezeptoren zu finden ist. Damit ergeben sich neue Einsichten in die funktionelle Regulation von Membranproteinen, die für die pharmakologische Anwendung von großem Interesse sein könnten.
2. Preis (1.500 Euro)
Dipl.-Biol. Janine Hofmann
Pseudomonas syringae pv. syringae ist eng verwandt mit dem Erreger des Sojabrandes P. syringae pv. glycinea, schädigt die Sojabohne selbst aber nicht. Mehr noch: Durch die Produktion des Toxins 3-Methylarginin kann P. syringae pv. syringae seinen Verwandten, den Sojabranderreger, in Schach halten und stellt daher ein potenzielles Pflanzenschutzmittel dar.
In ihrer Diplomarbeit „Charakterisierung des 3-Methylarginin Biosynthese-Clusters von Pseudomonas syringae pv. syringae 22d/93“ konnte Janine Hofmann von der Universität Jena zeigen, dass nur zwei Gene für die Produktion von 3-Methylarginin notwendig sind. Sie brachte die Gene in E. coli ein, welche daraufhin die Enzyme in großer Menge produzierten. Nach Isolation und Aufreinigung studierte Janine Hofmann die Produktionsschritte des Toxins für eines der zwei Schlüsselenzyme, eine Methyltransferase, im Detail. Durch Zugabe einer synthetisierten Vorstufe konnte der erste Schritt auf dem Weg zum 3-Methylarginin, die Bildung der Zwischenstufe 5-Guanidino-3-methyl-2-oxo-pentansäure, nachvollzogen werden. Janine Hofmann ermittelte weiterhin auch Substratspezifität, Temperaturoptimum und das pH-Optimum für die Methyltransferase. Sobald die entsprechenden Charakteristika auch für das zweite Schlüsselenzym erforscht sind, könnte die biotechnologische Produktion des Wirkstoffs 3-Methylarginin in großen Mengen möglich werden, der dann auf seine Eignung als Pflanzenschutzmittel getestet werden könnte.
3. Preis (1.000 Euro)
Dipl.-Biol. Ulrike Glaubitz
Langfristaufzeichnungen belegen, dass sich die Nachttemperaturen im Zuge des Klimawandels wesentlich schneller erhöhen als die Tagestemperaturen. Allerdings können bereits geringfügige Erhöhungen der Nachttemperaturen bei vielen Nutzpflanzen zu starken Ertragseinbußen führen.
In ihrer Arbeit „Der Einfluss hoher Nachttemperaturen auf physiologische und biochemische Prozesse in Oryza sativa (L.)“ untersuchte Ulrike Glaubitz am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam die Effekte von erhöhten Nachttemperaturen an der Modellpflanze Reis. Einige der 13 untersuchten Reissorten zeigten bei einer gleichbleibenden Tag- und Nachtemperatur von 28°C starke Blattschädigungen wie Gelbfärbung (Chlorose) oder Absterben (Nekrose) des Blattgewebes. Mit Hilfe einer Analyse der Inhaltsstoffe (Metabolit Profiling) konnte in den Blättern der sensitiven Reissorten ein erhöhter Eiweißabbau nachgewiesen werden. Darüber hinaus fand sie Hinweise darauf, dass die temperaturtoleranteren Sorten durch eine andere Zusammensetzung der Inhaltsstoffe in den Zellen besser auf die hohen Nachttemperaturen „vorbereitet“ waren. Im späteren Wachstumsverlauf zeigten fast alle Reissorten eine starke Schädigung der Blüten, die mit hohen Ertragsverlusten verbunden war. Im Unterschied zu den bisherigen Annahmen konnte bei hohen Nachttemperaturen keine Steigerung der Atmung und damit auch kein erhöhter Stärkeabbau festgestellt werden. Molekularbiologische Untersuchungen von Nachkommen aus einer Kreuzung zwischen temperatursensitiven mit temperaturtoleranten Eltern ermöglichten die Identifizierung von Teilen der genetischen Information, die für die Ausbildung der beobachteten Blattschädigungen verantwortlich sind.
Die Arbeit von Ulrike Glaubitz hat das Wissen über die Stressantwort von Reis auf hohe Nachttemperaturen maßgeblich erweitert und könnte später die Züchtung von neuen Reissorten erleichtern, die auch bei einem weiteren globalen Temperaturanstieg einen hohen Ernteertrag liefern.
Foto: Deutsche Messe
13.10.2009
