Physiologie und Genetik niederer Eukaryoten

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Hefepilze sind einzellige, eukaryotische Mikroorganismen. Für den Menschen spielen sie eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Lebensmitteln wie Brot oder bei Gärungsprozessen in der Erzeugung von Alkohol. Auch bei der Produktion biochemischer und therapeutischer Substanzen kommen sie zum Einsatz. Darüber hinaus dienen Hefen Wissenschaftlern als vielfältige Modellorganismen. Wie der Stoffwechsel von Hefen funktioniert und wie sie industriell noch intensiver nutzbar gemacht werden können, erforscht Professor Eckhard Boles an unterschiedlichen Stämmen wie zum Beispiel der als Backhefe bekannten Saccharomyces cerevisiae.

Boles analysiert die Prozesse, über die Substrate wie Zucker durch die Membranen in die Zelle und ihre Organellen gelangen, wie sie innerhalb der Zelle durch Enzyme umgewandelt werden und wie die Stoffwechselprodukte von der Zelle wieder abgegeben werden. In der alkoholischen Gärung entsteht dabei aus Zuckern das energiereiche Stoffwechselprodukt Ethanol. Es findet nicht nur als alkoholisches Genussmittel Verwendung, sondern auch als Biokraftstoff.

Hefen bevorzugen die Zuckerart Glucose – den in pflanzlichen Abfällen oft enthaltenen Holzzucker Xylose können sie jedoch zum Beispiel nicht umsetzen. Um auch solche Zuckerarten nutzbar zu machen, integrieren Boles und sein Team auf der Grundlage ihrer Forschungserkenntnisse neue Stoffwechselwege in die Hefezellen. Dazu werden die Gene bekannter Stämme mutiert oder das Team entwickelt neue Hefestämme: dann implantieren die Wissenschaftler den Kulturen synthetische Gene, die am Computer entworfen wurden. Boles Ziel ist unter anderem die Steigerung der Produktion von Bioethanol. Außerdem entwickelt er Hefestämme, die das energiedichtere Butanol oder andere wichtige Biomoleküle herstellen. So könnten aus pflanzlichen Abfällen hochwertiger Kraftstoff, Kunststoffe oder weitere wertvolle Substanzen entwickelt werden.

Im neuen Masterstudiengang „Molekulare Biotechnologie“ unterrichtet Boles das Fach Molekularbiologie. „Den Studierenden will ich die Methoden der Synthetischen Biologie und Grundlagenforschung mit angewandtem Aspekt vermitteln. So erlernen sie zum Beispiel, wie man Mikroorganismen völlig neuartige und nützliche Eigenschaften beibringen kann“, berichtet Boles. Außerdem unterrichtet Boles die Studierenden der Medizin in Mikrobiologie und Molekulargenetik.

Zur Person

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An der Universität zu Köln studierte Eckhard Boles Biologie und Chemie. Mit einer Arbeit über die Regulation der Glykolyse der Hefe Saccharomyces cerevisiae wurde er 1994 an der Technischen Universität Darmstadt promoviert. Für seine Dissertation erhielt er den Hochschulpreis der Vereinigung von Freunden der TU Darmstadt. Boles setzte seine Arbeit am Institut für Mikrobiologie der Universität Düsseldorf fort und wurde 2000 mit einer Analyse des Glucosetransports und -stoffwechsels in Hefen habilitiert. Während seiner dortigen Tätigkeit als Oberassistent erhielt Boles 2002 den Ruf auf eine Professur an der Goethe- Universität in Frankfurt. Er ist Mitbegründer der Firma Butalco, die an der Gewinnung des Kraftstoffes Butanol aus Pflanzenabfällen arbeitet, und war als wissenschaftlicher Berater verschiedener Unternehmen tätig.

Kontakt

Prof. Dr. Eckhard Boles
Institut für Molekulare Biowissenschaften
Max-von-Laue-Str. 9
60438 Frankfurt am Main
Telefon: +49 (0)69 798 29513
E-Mail: e.boles@bio.uni-frankfurt.de
www.bio.uni-frankfurt.de