Die Forschung unserer Arbeitsgruppe wird von zwei zentralen Fragestellungen angetrieben:
- Aufklärung von Biosynthesewegen: Wie bilden Pflanzen komplexe Naturstoffe? Welche Gene und Enzyme sind dafür erforderlich? Welche chemischen Mechanismen stecken dahinter? Wie wird die Bildung über verschiedene Zell- und Gewebetypen hinweg orchestriert?
- Metabolisches Engineering: Wie lassen sich pflanzliche Biosynthesewege gezielt verändern? Wie können wir größere Mengen seltener Naturstoffe erzeugen? Wie kann man das Produktspektrum verändern? Können wir Naturstoff-Analoga in biologischen Systemen generieren, die sonst nur synthetisch hergestellt werden können?
Aufklärung von Biosynthesewegen
Wir entschlüsseln pflanzliche Biosynthesewege, um grundlegende Einblicke in die Biochemie von Pflanzen zu erhalten, neuartige Enzyme und Enzymmechanismen zu entdecken und einen besseren Zugang zu medizinisch wertvollen Naturstoffen zu ermöglichen. Wir nutzen dazu einen interdisziplinären Ansatz:
- Bioinformatik: Wir durchsuchen Transkriptom- und Genom-Daten und wählen daraus geeignete Genkandidaten aus
- Molekularbiologie: Genkandidaten klonieren wir in geeignete Vektoren zur Expression in E. coli, Hefe oder Pflanzen
- Biochemie: Heterolog produzierte Enzyme setzen wir in Enzymassays ein, um ihre Aktivität zu bestimmen und Mechanismen aufzuklären
- Pflanzenwissenschaften: Wir nutzen Gensilencing um die Rolle von Genkandidaten in der Pflanze zu überprüfen
- Analytische Chemie: Wir verwenden analytische Methoden wie GCMS, LCMS und NMR, um Enzymreaktionen zu verfolgen und Intermediate zu charakterisieren
- Synthetische Chemie: Synthetische Methoden setzen wir ein, um fehlende Biosynthese-Intermediate herzustellen, Isotopenmarkierungen in komplexe Naturstoffe einzuführen oder fluoreszierende Derivate zu erzeugen.
Metabolisches Engineering
Wir nutzen metabolisches Engineering, um seltene und strukturell komplexe Naturstoffe mit vielversprechender Bioaktivität leichter erzeugen zu können, damit diese besser für die medizinische Forschung nutzbar sind. Dazu ko-exprimieren wir Biosynthese-Gene in Hefe (Saccharomyces cerevisiae) und in der wilden Tabakpflanze Nicotiana benthamiana, um komplexe Stoffwechselwege nachzubilden.
Wir freuen uns über interessierte Studierende, die eine Bachelor-/Masterarbeit oder ein Praktikum an der Schnittstelle zwischen Naturstoffchemie, Biochemie, Molekularbiologie und Pflanzenwissenschaften durchführen wollen. Bei Interesse senden Sie bitte eine E-Mail an Jakob Franke.
Momentan haben wir leider keine finanzierten Doktoranden- und Postdoktorandenstellen verfügbar. Wenn Sie eine externe Förderung haben oder sich dafür bewerben möchten, senden Sie gerne Jakob Franke eine E-Mail zusammen mit einem Lebenslauf.
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