Institut für Molekulare Biowissenschaften

Forschung

Einricht mbw

Forschung

Derzeit elf Arbeitsgruppen erforschen am Institut die verschiedensten molekularen Aspekte des Lebens.

Im Fokus stehen dabei vor allem Mikroorganismen und Pflanzen. Membranbiologie ist traditionell eine der Stärken des Instituts. Im Zentrum stehen Analysen der Struktur und Funktion membranständiger Proteine, deren Regulation und Anbindung an intrazelluläre Signalkaskaden. Im Rahmen der Biotechnologie wird an der Entwicklung mikrobieller Zellfabriken durch klassische oder rekombinante Verfahren zur Überproduktion von verschiedensten Chemikalien und Enzymen gearbeitet. Ein neuer Aspekt ist die Identifizierung und Charakterisierung neuer Metabolite im Sekundärstoffwechsel insektenpathogener Mikroben und deren Anwendung. Es werden Stoffwechselwege gezielt verändert, um zum Beispiel mit Hefen Biokraftstoffe zu produzieren oder Therapieansätze für die Verbesserung der zellulären Abwehr zu entwickeln.

In der Mikrobiellen Physiologie liegt der Schwerpunkt auf der Stoffwechselphysiologie, ihrer Regulation und den genetischen Grundlagen in Archäen, Bakterien und Eukaryoten. Die Ergebnisse bilden die Grundlage für Analysen der Membranbiologie und der Biotechnologie, so dass eine enge Vernetzung im Fachbereich und darüber hinaus besteht. Schwerpunkte der Forschungsrichtung Molekulare Pflanzenphysiologie sind der Energiestoffwechsel in photosynthetischen Organismen und die diesem Stoffwechsel zugrunde liegenden Interaktionen der Organellen. Dabei stehen physiologische, strukturell biochemische und genetische Untersuchungen im Vordergrund.

Im Forschungsschwerpunkt Degenerative Prozesse und molekularer Stress liegt der Fokus auf der Untersuchung der molekularen Mechanismen des Alterns und insbesondere der Rolle der Mitochondrien in diesem Prozess, sowie auf der Analyse der zellulären Antwort auf Hitze- und Photostress. Die am Schwerpunkt Schutzfunktion von Carotinoiden beteiligten Gruppen bearbeiten den molekularen Mechanismus der Carotinoid- Wirkung bei Starklicht sowie der Protektion gegen reaktive Sauerstoffspezies und Membranschädigungen, die von externen Faktoren hervorgerufen werden. Bei den regulatorischen RNAs geht es um die strukturelle und funktionale Analyse von regulatorischen nicht-kodierenden RNAs, deren Interaktion mit Proteinen sowie ihre biologische Funktion und zelluläre Regulation.

Forschungsthemen

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Forschungsthemen

Lehrstuhl     Anrede Vorname     Nachname
               

Biologie und Biotechnologie der Pilze

   

Prof.

Richard

   

Spivallo

Biologie und Genetik von Prokaryonten

   

Prof.

Jörg

   

Soppa

Biosynthese in Pflanzen und Mikroorganismen

   

Prof.

Gerhard

   

Sandmann

Molekulare Biotechnologie

   

Prof.

Helge

   

Bode

Molekulare Entwicklungsbiologie

   

Prof.

Heinz Dieter

   

Osiewacz

Molekulare Genetik und Zelluläre Mikrobiologie

   

Prof.

Karl-Dieter

   

Entian

Molekulare Mikrobiologie und Bioenergetik

   

Prof.

Volker 

   

Müller

      Prof. Beate    

Averhoff

Molekulare Zellbiologie der Pflanzen

   

Prof.

Enrico

   

Schleiff

Pflanzliche Zellphysiologie

   

Prof.

Claudia

   

Büchel

Physiologie und Genetik niederer Eukaryonten

   

Prof.

Eckhard

   

Boles

RNA-Strukturbiologie

   

Prof.

Jens

   

Wöhnert

 

Hochschullehrer

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Hochschullehrer

Anrede Vorname     Nachname     Lehrstuhl
               

Prof.

Beate

   

Averhoff

   

Molekulare Mikrobiologie und Bioenergetik

Prof.

Helge

   

Bode

   

Molekulare Biotechnologie

Prof.

Eckhard

   

Boles

   

Physiologie und Genetik niederer Eukaryonten

Prof.

Claudia

   

Büchel

   

Pflanzliche Zellphysiologie

Prof.

Karl-Dieter

   

Entian

   

Molekulare Genetik und Zelluläre Mikrobiologie

Prof.

Volker 

   

Müller

   

Molekulare Mikrobiologie und Bioenergetik

Prof.

Heinz Dieter

   

Osiewacz

   

Molekulare Entwicklungsbiologie

Prof.

Gerhard

   

Sandmann

    Biosynthese in Pflanzen und Mikroorganismen

Prof.

Enrico

   

Schleiff

   

Molekulare Zellbiologie der Pflanzen

Prof.

Jörg

   

Soppa

   

Biologie und Genetik von Prokaryonten

Prof. Richard    

Spivallo

   

Biologie und Biotechnologie der Pilze

Prof.

Jens

   

Wöhnert

   

RNA-Strukturbiologie

Lehre

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Lehre

In der Lehre ist das Institut beteiligt an den Bachelorstudiengängen Biowissenschaften, Biophysik und Bioinformatik sowie an den Lehramtsstudiengängen des Fachbereichs Biowissenschaften und der Biologieausbildung der Mediziner. Darüber hinaus bietet es die zwei Masterstudiengänge Molekulare Biowissenschaften und Molekulare Biotechnologie an und ist an anderen kooperativen Masterstudiengängen beteiligt.

Kolloquium

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Kolloquium

Sommersemester 2018

  • Die Vorträge finden jeweils um 17:15 Uhr statt.
  • Biozentrum auf dem Campus Riedberg, Raum NU 260/3.13

Di.10.04.2018  


 

Dr. Marion Nicol, Rouen, France
Innovative therapeutic tools to fight against Acinetobacter baumannii


Di.08.05.2018  

Prof. Oliver Ebenhöh, Düsseldorf
Mathematical models of photosynthetic acclimation in plants and microalgae


Di.15.05.2018  

Prof. Dr. Enrique Flores, Sevilla, Spain
Molecular basis of multicellularity in cyanobacteria


Mo. 28.05.2018  

Prof. Dr. Paola Branduardi, University of Milano-Bicocca, Italy
Learning and stress response: Learning how to leverage cellular potential for matching industrial requirements


Di.19.06.2018  

Prof. Dr. Zoya Ignatova, Universität Hamburg
Translational control: probing dimensionality beyond the linear sequence of mRNA


Di.10.07.2018  

Dr. Simon Rittmann, Universität Wien, Austria
The physiology of methanogens with respect to biotechnological applications

 Accumulation of carbon dioxide (CO2), associated global temperature rise and decreasing fossil fuels, necessitate the development of improved renewable and sustainable energy production processes. A possible route for CO2 recycling is to employ autotrophic and hydrogenotrophic methanogens for CO2-based biological methane (CH4) production (CO2-BMP). For developing a CO2-BMP technology only a few methanogenic strains were yet considered for bioprocess development. Moreover, a comprehensive pipeline for analysis of physiological and biotechnological characteristics of autotrophic, hydrogenotrophic methanogens was missing. We investigated more than 70 methanogenic strains with respect to their media demands and growth and productivity characteristics in closed batch cultivation mode. Thereof methanogens were prioritized for investigating the CH4 production potential fed-batch cultivations mode.

Due to their CH4 production characteristics, Methanothermococcus okinawensis and Methanobacterium thermaggregans were found to be suitable candidates for bioreactor experiments. M. okinawensis grew and produced CH4 during fed-batch cultivation. M. thermaggregans was adapted to reproducibly grow at high agitation speeds. Growth and productivity of M. thermaggregans was further optimized during fed-batch cultivations with respect to inoculum size, sulphide feeding, and agitation speed. The growth and CH4 production characteristics of these strains were compared to Methanothermobacter marburgensis, the biotechnologically most well studied CO2-BMP model organism. The performance of M. thermaggregans and M. marburgensis were further improved by using multivariate optimization and/or exponential fed-batch cultivations at different medium-, TE- and sulphide dilution rates, pH, temperature, or different gas inflow rates. Under optimized cultivation conditions, a maximum CH4 evolution rate (MER) of 96.1 ± 10.9 mmol L-1 h-1 was obtained with M. thermaggregans – 97 % of the maximum MER that was obtained utilizing M. marburgensis in a reference experiment. However, after further optimization of CH4 production of M. marburgensis a MER of 476 mmol L-1 h-1 was obtained by using exponential feeding profiles.

With respect to continuous culture CO2-BMP experiments, a comprehensive assessment of key process parameters of several process variables was conducted. It was found that literature data often misses important information and/or the required accuracy for resolution of the underlying mechanistic effects, especially when modelling reactor dependent variables. Multivariate dependencies inherently attributable to gas-to-gas conversion bioprocesses are particularly illustrated with respect to CO2-BMP. It is concluded that CO2-BMP process modelling requires the thorough application of process analytical technology. The findings presented in this talk could aid establishing a biotechnology-based energy to gas conversion and storage landscape.


     
     
     
     
     


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