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BBZ-NEWSLETTER - Universität Leipzig

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BBZ-NEWSLETTER
Jahrgang 06 – 04/2014
Forschungs-Highlights
Zwischen Rot- und Blaulicht in Diatomeen:
Aureochrome als neue molekulare Lichtschalter
Diatomeen (Kieselalgen) sind einzellige Algen, die eine
Prof. Dr. Christian Wilhelm
Foto: privat
BIOTECHNOLOGISCHBIOMEDIZINISCHES ZENTRUM
 Kontakt
cwilhelm@rz.uni-leipzig.de
www.uni-leipzig.de/~pflaphys
aus Kieselsäure bestehende Zellwand besitzen. Als
Grund für die weite Verbreitung und den ökologischen
sowie evolutionären Erfolg der Diatomeen sehen viele
Forscher deren Fähigkeit, Umweltsignale besonders
genau zu messen und ihre Bedeutung intelligent zu
interpretieren. Neben der Flexibilität und dem Reichtum
der Stoffwechselwege gehört dazu auch ein besonders
potentes System der Signaleingänge. Da Diatomeen
sehr viele Lichtsensoren in ihrem Genom tragen, spielt
Licht eine zentrale Rolle. Neben einem Rotlichtsensor
(Phytochrom)
gibt
es
zwei
Blaulichtsensoren
(Cryptochrom und Aureochrom), die im Genom mit
unterschiedlich vielen Kopien vorliegen, deren Funktion
nur wenig bekannt ist. Gemeinsam war bisher all diesen
Lichtsensoren, dass sie als molekulare „Lichtschalter“
funktionieren: Durch Licht wird ihre Konformation
geändert, was zu einer Signalkaskade führt, die letztlich
bestimmte Gene aktiviert, weil an den Promotoren
durch Protein-Protein-Interaktion die Transkription dieser
Gene gesteuert wird. Die DFG Forschergruppe „specific
light-driven reactions in unicellular model algae“ hat
sich mit diesen Lichtschaltern näher beschäftigt und
herausgefunden, dass sie für die Lichtanpassung der
Diatomeen unverzichtbar sind. Diatomeen sind im reinen
Rotlicht „blind“, sie können dann keine Lichthelligkeit
messen und sind in ihrem Wachstum nachhaltig
beeinträchtigt (Schellenberger-Costa et al. 2013).
Aureochrome interagieren mit dem Rotlichtsensor, so
dass die Algen unabhängig von der Lichtfarbe die
Lichtintensität richtig messen und den Zellstoffwechsel auf
die hohe Energieeinstrahlung abstimmen.
Licht-induzierte Änderungen am Aureochrom führen zu
einer Veränderung der Genexpression. Bringt man Zellen
aus dem roten Licht in blaues Licht gleicher Helligkeit,
werden sie massiv im Wachstum gehemmt, obwohl die
Lichtreaktionen der Photosynthese ungestört weiter laufen.
Mit Hilfe der Infrarotspektroskopie konnten die Forscher
starke Hinweise finden, dass in diesem Lichtklimawechsel
der im Zuge der Photosynthese assimilierte Kohlenstoff
völlig anders in der Zelle verwendet wird: Die Zellen
bilden im Blaulicht keine Kohlenhydrate mehr, sondern
schieben den neuen Kohlenstoff in die Proteine und
bauen das Proteom der Zelle vollständig um. Dieser
metabolische Shift erfolgt in wenigen Minuten und kann
daher nicht über den Weg der veränderten Transkription
erfolgen. In Zusammenarbeit mit Sven Baumann und
Martin von Bergen vom Department für Metabolomics
am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung führte
PROF. CHRISTIAN WILHELM vom Institut für Biologie
der Universität Leipzig erstmalig Metabolom-Analysen
an Diatomeen durch. Diese zeigten, dass in der Tat
durch den Lichtshift die Bildung der Aminosäuren
gefördert wird und die Zuckerintermediate stark herab
reguliert werden. Diese Ergebnisse wurden kürzlich in
der hochrangigen Online-Fachzeitschrift PLOS ONE
veröffentlicht (Jungandreas et al. 2014). Damit wurde
zum ersten Mal gezeigt, dass Lichtschalter nicht nur
über die transkriptionelle Regulation den Stoffwechsel
steuern können, sondern direkt auf die Enzymaktivität
der Stoffwechselwege Einfluss nehmen. Experimente
mit einer RNAi-Aureochrom-Mutante zeigen klar,
dass bei unterdrückter Auroechrom-Biosynthese diese
Metabolitumsteuerung nicht mehr in dem Maß wie
im Wildtyp erfolgt. Damit scheint Aureochrom in
Diatomeen wie ein Pflanzenhormon zu funktionieren, in
dem es gleichzeitig in einer Art „konzertierter Aktion“
mehrere Funktionen (Genexpression, Zellteilung,
Enzymaktivitäten) so verändert, dass eine „sinnvolle“
Gesamtreaktion resultiert. Damit haben Aureochrome
wahrscheinlich viele spezifische Interaktionspartner.
Hier liegt die biotechnologische Chance: Wenn man
versteht, wie die Interaktionen funktionieren, kann mit
Hilfe von Licht eine metabolische Steuerung realisiert
werden. Das muss dann nicht auf Diatomeen beschränkt
bleiben, sondern kann alle Zellen betreffen, die das
gleiche molekulare Alphabet benutzen, also auch
humane, pilzliche oder pflanzliche Zellen. Das Ziel ist,
dass sich damit eine neue Steuerungsmöglichkeit für alle
Eukaryoten ergibt.
Jungandreas et al.
The Acclimation of Phaeodactylum tricornutum to Blue
and Red Light Does Not Influence the Photosynthetic Light
Reaction but Strongly Disturbs the Carbon Allocation
Pattern. DOI: 10.1371/journal.pone.0099727
Schellenberger Costa et al.
Aureochrome 1a is involved in the photoacclimation of the
diatom Phaeodactylum tricornutum.
Plos One 8: e74451, 2013
Mikroskopisches Bild der Diatomee Skeletonema costatum
Foto: © Christian Wilhelm, Uni Leipzig
Die Gene entscheiden mit
PROF. TORSTEN SCHÖNEBERG hat gemeinsam mit
Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts in einem
internationalen Kooperationsprojekt erstmals den
molekularen Beweis für ein polygen-bedingtes
Verhaltensmuster bei Ratten erbracht. Im Erbgut
der Ratten wurden verschiedene Orte identifiziert,
die Aggressivität oder Zahmheit ausbilden. Die
Erkenntnisse der Wissenschaftler wurden im
November im Fachmagazin Genetics mit dem
Attribut „highlight“ veröffentlicht.
doi: 10.1534/genetics.114.168948
Dies academicus am 2. Dezember 2014
Foto: BBZ, Geschäftsführung
Aktuell
Big-Data-Lösungen
Um die Forschung zum Umgang mit großen
Datenmengen in Deutschland gezielt zu unterstützen,
richtete das Bundesministerium für Bildung und
Forschung (BMBF) im Oktober zwei Big-DataKompetenzzentren ein. Eines der beiden Zentren
entsteht in Dresden als gemeinsames Projekt der
Technischen Universität Dresden, der Universität
Leipzig sowie weiterer Forschungspartner und wird
in seiner vierjährigen Aufbauphase zunächst mit
mehr als 5 Millionen Euro gefördert. Einer der beiden
wissenschaftlichen Koodinatoren in Sachsen ist PROF.
ERHARD RAHM.
DFG-Förderung für Neurowissenschaften
Veranstaltung EU-Strukturfonds
“Zukunft gestalten” in Dresden
Foto: SMWA, Manuela Uslaub
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert in
einem neuen Schwerpunktprogramm drei Projekte von
Leipziger Wissenschaftlern mit einer Million Euro. Bei
deutschlandweit insgesamt 17 geförderten Projekten
nimmt Leipzig damit einen Spitzenplatz in dieser
Schwerpunktförderung der DFG ein. Ein Projekt von
PROF. PETER STADLER fokosiert die Erforschung der
stammesgeschichtlichen Entwicklung der genomischen
Organisation in ihrem komplexen Umfang. In einem
zweiten Projekt von PROF. THOMAS ARENDT sollen die
stammesgeschichtlichen und entwicklungsbiologischen
Aspekte zusammengeführt werden. Im Mittelpunkt
des Forschungsprojektes steht die Alzheimersche
Erkrankung. Ein drittes Projekt unter der Regie vom UFZ
möchte herausfinden, welche Rolle die RNA-Moleküle
bei der Entwicklung, Degeneration und Regeneration
der Netzhaut des Auges in der Maus spielen.
Veranstaltungen
Rückblick
Herausgeber
UNIVERSITÄT LEIPZIG
BiotechnologischBiomedizinisches
Zentrum
Deutscher Platz 5
04103 Leipzig
Tel. (03 41) 9 73 13 00
kontakt@bbz.uni-leipzig.de
V. i. S. d. P.
Dr. Svenne Eichler
Redaktion und Satz
Antje Ferrier
Auftaktveranstaltung EU-Strukturfonds
Am 28. November 2014 fand in Dresden die
Auftaktveranstaltung „Zukunft gestalten!“ der EUStrukturfonds ESF und EFRE in Sachsen für die
Programmperiode 2014 – 2020 statt. Die Veranstaltung
richtete sich an Multiplikatoren aus Wirtschaft,
Wissenschaft, Politik und Verwaltung und informierte
über künftige Förderschwerpunkte und Chancen.
Das BBZ stellte auf der Veranstaltung die geförderten
Verbundprojekte „Adiponektin-Mimetika als neuartige
Wirkstoffe in der Behandlung von Adipositas und deren
Folgeerkrankungen“ aus der Arbeitsgruppe von PROF.
ANNETTE BECK-SICKINGER und „Rezidivprognose zur
Entwicklung von effektiven Brusttumortherapeutika“ aus
der Arbeitsgruppe von PROF. JOSEF KÄS vor.
Dies academicus am Biocampus
Das BBZ würdigte auch in diesem Jahr wieder
gemeinsam mit TRM und iDiv den Universitätsgeburtstag
am 2. Dezember 2014 mit einer Veranstaltung zum
Thema „Wie Wissenschaft zur Anwendung kommt:
Wissens- und Technologietransfer am BIOCAMPUS“.
Transferbeauftragte und Wissen­
schaftler der drei
Zentren stellten am Beispiel konkreter Projekte ihre
Aktivitäten in Bereich Wissens- und Technologietransfer
vor. Von Seiten des BBZ referierte TOBIAS MAHN
zusammen mit DR. MARC HENTZ von der aus dem BBZ
ausgegründeten Firma AMP-Therapeutics GmbH über
Erwartungen und Forschungsbedarf der Unternehmen
und den Transfer von Forschungsergebnissen in den Life
Science Markt.
10 Jahre Doktoranden-Kolloquium
Vor 10 Jahren fand das erste BBZ-DoktorandenKolloquium statt. Auf den bis Ende diesen Jahres
93 Veranstaltungen stellten 168 Doktoranden ihre
Forschungsergebnisse vor. Sie nutzten diese Platform
für den frühen wissenschaftlichen Gedankenaustausch
über die eigene Diziplin hinaus. Das interdisziplinäre
Kolloquium wurde von Postdoktoranden verschiedener
Arbeitsgruppen aus dem Haus geleitet. Jährlich bis
halbjährlich fanden im Rahmen des DoktorandenKolloquiums Sonderveranstaltungen zu diversen
Themen – wie Fördermöglichkeiten für Forschung und
Unternehmensgründung – statt.
Ausblicke
Research Festival Leipzig
Zum 13. Mal findet am 18. Dezember 2014 das
Research Festival Leipzig statt. Auch in diesem
Jahr können Wissenschaftler des Life Science Bereiches aus der Region Leipzig ihre Forschungsergebnisse in Form von Postern präsentieren und mit
anderen Arbeitsgruppen ins Gespräch kommen.
Das BBZ beteiligt sich wieder mit einer eigenen Session
unter dem Thema „THERANOSTIK“. Die Posterpräsentation findet am 18. Dezember von 13.00 bis 17.00 Uhr im
Max-Bürger-Forschungszentrum (Johannisallee 30) statt.
resfest.uniklinikum-leipzig.de
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Seele and Geist
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