Molekulare Mikrobiologie und Bioenergetik

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Bakterien und Archaeen können sich in sehr unterschiedlichen Ökosystemen gut an wechselnde Bedingungen ihrer Umwelt anpassen. So verändert zum Beispiel bereits einsetzender Regen ihre zellulären Prozesse. Welche Strategien vor allem salzliebende (halophile) Mikroorganismen wie das Bakterium Halobacillus halophilus zur Adaptation nutzen und wie sie gelingen, analysieren Professor Volker Müller und sein Team mit verschiedenen Methoden. Sie reichen von der funktionellen Genomanalyse bis zur biochemischen Analyse der Funktion der Proteine, die die Signale übertragen oder die Anpassung steuern. Bei der Erforschung der Genexpression entdeckten die Wissenschaftler, dass die Zellen den Salzgehalt der Umgebung anhand der Chlorid-Konzentration messen und an diesem Wert ihre Regulationsmechanismen ausrichten. Sie bilden intrazelluläre Substanzen (Solute), die mit dem Zellstoffwechsel kompatibel sind, und schützen sich so vor einem Wasserverlust. Bei diesem Prozess wird unter anderem das Aminosäurederivat Ectoin gebildet, das ebenfalls einem Feuchtigkeitsverlust der menschlichen Haut entgegenwirkt. Seit zehn Jahren wird Ectoin inzwischen von der Kosmetikindustrie eingesetzt. Auch weitere Aminosäuren testet Müller auf ihr Anwendungspotential, genauso wie Essigsäureproduzierende (acetogene) Bakterien für ihren Beitrag zur Gewinnung von Treibstoffen wie Ethanol aus dem Treibhausgas Kohlendioxid. Bei der Analyse der Stoffwechselwege dieser anaeroben acetogenen Bakterien stieß Müller 2010 auf eine bisher unbekannte Elektronentransportkette. Hier und offensichtlich in vielen anderen Prokaryoten transportiert ein Enzym-Komplex (Rnf-Komplex) Natriumionen über die Zellmembran, und nicht, wie zum Beispiel in Methan-bildenden Archaeen, eine Methylgruppentransfer-getriebene Natriumpumpe, die Müller zuvor ebenfalls entdeckte. „Diese Prinzipien der Zellen, Energie zu konservieren und dabei Kohlendioxid zu fixieren, wollen wir künftig noch genauer erklären können, ebenso wie die Bildung des energietragenden Moleküls ATP, Adenosintriphosphat, durch das Enzym ATPSynthase“, ist es Müllers Ziel.

Studierende will Müller durch anschaulichen Unterricht für die Mikrobiologie und ihre Anwendung gewinnen und sie, unter anderem im Masterstudiengang „Molekulare Biowissenschaften“, für intensive hochspezialisierte Forschung begeistern.

Zur Person

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Nach seinem Studium der Biologie und seiner Promotion in Mikrobiologie in Göttingen forschte Volker Müller zwei Jahre lang an der US-amerikanischen Yale University. Zurück an der Universität Göttingen arbeitete er weiter zu Methanbildung und Bioenergetik und wurde 1994 für das Fach Mikrobiologie habilitiert. 1995 erhielt Müller ein Heisenberg-Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). 1997 berief ihn die Universität München als Professor für Mikrobiologie, wo er seine Forschung zu halophilen Einzellern begann. An die Universität Frankfurt wechselte Müller 2003. Dort übernahm er verschiedene Funktionen als Dekan, Institutsleiter und Direktor und Vorstand von Forschungsverbünden. Er ist wissenschaftlicher Berater von Biotechnologie-Unternehmen. Seine wissenschaftlichen Arbeiten wurden mehrfach ausgezeichnet. Müller ist Mitherausgeber der Zeitschrift „Applied and Environmental Microbiology“ und Gutachter für unterschiedliche Journale und Forschungsorganisationen.

Kontakt:

Prof. Dr. Volker Müller
Institut für Molekulare
Biowissenschaften
Max-von-Laue-Str. 9
60438 Frankfurt am Main
Telefon: +49 (0)69 798 29508
E-Mail: VMueller@bio.uni-frankfurt.de
www.bio.uni-frankfurt.de