Mikrobiologie-Kompetenz in der Region Braunschweig

PRODORIC ist eine Datenbank über molekulare Netzwerke in Bakterien. Sie wurde im Rahmen des Bioinformatik Kompetenzzentrums „Intergenomics“ am Institut für Mikrobiologie der Technischen Universität Braunschweig entwickelt. Ziel des Projekts ist es, die genomischen Wechselwirkungen während der Infektion von Bakterien mit seinem Wirt in einer Datenbank strukturiert zu modellieren.

Dadurch können z.B. wichtige Erkenntnisse zur Simulation von Infektionsprozessen gewonnen werden. Erste datenbankgestützte Werkzeuge zur Vorhersage molekularer Interaktionen wurden bereits entwickelt. Die Vorhersagen zeigten eine hohe Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen, die in anderen Arbeitsgruppen des selben Instituts gewonnen wurden. Der kombinierte Ansatz aus Bioinformatik und Experimenten, auch Systembiologie genannt, soll weiter verfolgt werden, indem eine Plattform geschaffen wird, die eine gemeinsame Integration vielfältiger experimenteller Daten ermöglicht.

Das Bakterium Pseudomonas aeruginosa verursacht bei Menschen mit der Erbkrankheit Mukoviszidose schwere Infektionen in der Lunge und ist die Haupttodesursache dieser Patienten. Neuere Forschungsergebnisse zeigen, dass sich Pseudomonas aeruginosa während der Infektion in einem sauerstoffarmen Milieu befindet. Am Institut für Mikrobiologie der TU Braunschweig wird untersucht, wie das Bakterium unter diesen Bedingungen überleben kann. Ziel ist es, den dafür notwendigen Stoffwechsel zu verstehen und daran beteiligte essentielle Proteine zu identifizieren. Bislang konnten die Forscher experimentell über 250 Proteine identifizieren, die für das sauerstofffreie Wachstum wichtig sind. Mit Hilfe der PRODORIC Datenbank versuchen sie weitere beteiligte Proteine vorherzusagen und anschließend experimentell zu bestätigen. Von besonderem Interesse ist gegenwärtig eine Gruppe von fünf Stressproteinen, deren genaue biologische Funktion untersucht wird.

Ansprechpartnerin: Dr. Elisabeth Hoffmann, Tel.: 0531/391-4122, e.hoffmann@tu-braunschweig.de

GBF – Gesellschaft für Biotechnologische Forschung

Wenn ein Mensch von einem bakteriellen Erreger infiziert wird und daran erkrankt, können viele verschiedene Ursachen dafür verantwortlich sein. Manchmal ist es die Abwehrreaktion des Körpers, die den größten Schaden anrichtet. Wissenschaftler der GBF haben einen solchen Mechanismus bei Streptococcus pyogenes nachgewiesen: Beim Eindringen in den Körper heftet sich der Erreger an das Stütz- und Verknüpfungsmolekül Kollagen und verändert es dabei so stark, dass es vom Immunsystem für fremd gehalten wird. Die Folge: Das Immunsystem produziert Antikörper gegen einen der wichtigsten Bestandteile des eigenen Körpers. Andere Bakterien wie etwa Listeria monocytogenes dringen in die Zellen der Darmschleimhaut ein – dazu ahmen sie geschickt die Oberflächenmoleküle der Darmzellen nach, um besser an sie andocken zu können. Auch dieser Mechanismus wurde an der GBF aufgeklärt. GBF-Wissenschaftler befassen sich außerdem mit der Frage, wie sich Bakterien verschiedener Arten gemeinsam in eine Schleimschicht einbetten und in einem so genannten „Biofilm“ an Oberflächen haften, geschützt vor Fressfeinden und vor Antibiotika.
Neben den Strategien der Krankheitserreger tüfteln die Forscher auch gleich mögliche Abwehrmaßnahmen für die Medizin aus: Die Entwicklung potenzieller Impfstoffe, die den Menschen gegen gefährliche Erreger immuni-sieren könnten, zählt zu ihren Hauptaufgaben. Und um solche Impfstoff-Kandidaten auch gleich in die weitere Entwicklung geben zu können, hat die GBF eine Zulassung für die Produktion von Wirkstoffen nach den arz-neimittelrechtlichen Vorschriften der „Good Manufaturing Practice“ (GMP) – eine Genehmigung, über die nur wenige Einrichtungen verfügen.

Ansprechpartner: Thomas Gazlig, Tel.: 0531/6181-508, gaz@gbf.de

DSMZ hebt einzigartigen Schatz für die Forschung

Die DSMZ – Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH stellt der Forschung seit neuestem mehr als 2500 Stamme aus der Ordnung der Myxobakterien zur Verfügung. Mit diesem Angebot setzt sich die DSMZ weltweit klar an die Spitze.
Als Produzenten unzähliger neuer Wirkstoffe sind die Myxobakterien in der Forschung sehr begehrt. So konnte zum Beispiel das in der Erprobung befindliche Krebsmedikament Epothilon aus dem Myxobakterium Sorangium cellulosum gewonnen werden. „Forscher aus der ganzen Welt können diese Bakterien jetzt bei uns bestellen und sich auf die Jagd nach noch unbekannten Wirkstoffen machen“, erläutert Dr. Elke Lang, die für die Myxobakterien der DSMZ verantwortlich ist.

Auch ästhetisch haben die bodenlebenden Myxobakterien viel zu bieten. Einige bilden filigrane sternförmige Fruchtkörper aus, die auf einem Stängel sitzen und mit bloßem Auge zu erkennen sind. Die DSMZ ist die euro-paweit größte Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen und verschickt jedes Jahr mehr als 15.000 Kulturen an Forschungslabors in der ganzen Welt.

Ansprechpartner: Dirk Hans, Tel.: 0531/2616-300, dhs@dsmz.de

FAL – Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft

Im Institut für Agrarökologie der FAL werden in der Arbeitsgruppe von Christoph Tebbe die Bodenmikroorganismen und ihre Bedeutung für die Funktion und Belastbarkeit unserer Böden untersucht. Mit neuen molekularen Verfahren werden z.B. über genetische „Fingerabdrücke“ aus Bodenproben mit der modifizierten SSCP-Methode von Schwieger und Tebbe Auswirkungen von Schadstoffbelastungen oder Klimaänderungen auf die Bodenmikroorganismen ermittelt. In einem Schwerpunkt zur biologischen Sicherheitsforschung beschäftigen sich Tebbe und seine Mitarbeiter mit den bodenökologischen Auswirkungen des Anbaus gentechnisch veränderter Pflanzen. Dabei geht es um die Fragen, ob Gene aus den veränderten Pflanzen auf Bodenmikroorganismen übertragen werden können und wie lange gentechnisch veränderte Produkte auf einer Anbaufläche noch nachweisbar sind. Mit einem hochempfindlichen Antikörper-Nachweissystem gelang es Susanne Baumgarte, gentechnisch veränderte Proteine noch ein Jahr nach dem Anbau von gentechnisch verändertem Mais in Ackerböden nachzuweisen. Bakterien in Insekten, wie Bienen oder Schmetterlingslarven werden als mögliche Kandidaten für die Aufnahme und Weitergabe von veränderten Genen untersucht. Kathrin Mohr konnte bei einer Vielzahl von Bakterien aus dem Darm von Pollen-fressenden Bienen das genetische Potential zur Aufnahme von zellfreier DNA nachweisen. Nicole Brinkmann ermittelte, dass über 98 Prozent der Erbsubstanz aus Blättern im Darm von Schmetterlingslarven abgebaut werden. Mikrobiologische und biotechnologische Forschung wird in der FAL auch im Institut für Technologie und Biosystemtechnik betrieben. Hierbei geht es um die Entwicklung von Verfahren zur Reststoffverwertung und Schadstoffelimination sowie um die Produkt- und Energiegewinnung aus nachwachsenden Rohstoffen. Auf der Tagung werden von Anant Patel und Klaus-Dieter Vorlop Fortschritte auf dem Gebiet der Verkapselungstechnologie von Bakterien zur Anwendung im Pflanzenschutz vorgestellt.

Ansprechpartnerin: Margit Fink, Tel.: 0531/596-1003, margit.fink@fal.de

BBA – Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft

Die Leistungen von Mikroorganismen beeinflussen die Qualität von landwirtschaftlich genutzten Böden und sind wesentlich für die Gesundheit der Pflanzen. Ihre Vielfalt und ihre genaue Bedeutung sind aber weitgehend unbekannt, da sich die meisten Bodenbakterien und -pilze nicht kultivieren lassen.

Die Arbeitsgruppe von Kornelia Smalla an der Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft (BBA) entwickelte im Rahmen verschiedener Forschungsprojekte molekulare Fingerprinting-Techniken zur direkten Extraktion von DNA, um Einblicke in die Biodiversität von Bakterien und Pilzen vor allem im Bereich der Wurzeln zu erhalten. Ein weiterer Vorteil: viele Proben können gleichzeitig analysiert werden. Miruna Oros-Sichler und Melanie König nutzten solche molekularen Fingerprinting-Techniken, um die Diversität von Pilzgemeinschaften im Wurzelraum von Zuckerrüben aufzuklären. Annett Milling und andere untersuchten damit die bakteriellen Gemeinschaften im Wurzelraum verschiedener blühender Kartoffelsorten. Bei beiden Teams war es der Standort, der zu deutlich unterschiedlichen Effekten führte.

Im Rahmen eines EU-Projektes charakterisierten Modupe Adesina und Antje Lembke suppressive Böden (Böden, die bestimmte Mikroorganismen unterdrücken bzw. hemmen) aus verschiedenen Ländern. Trotz deutlicher Unterschiede fanden sie einen überraschend hohen Anteil an Bakterien, die wichtige pilzliche Krankheitserreger hemmen können. Welcher Mechanismus für diese Hemmung verantwortlich ist, wird derzeit untersucht. Mit molekularen Fingerprinting-Techniken konnte gezeigt werden, dass die Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaft an allen Standorten deutlich unterschiedlich war.

Ansprechpartnerin: Dr. Gerlinde Nachtigall, Tel.: 0531/299-3207, g.nachtigall@bba.de