30.11.2018

Zwei Consolidator Grants des Europäischen Forschungsrats gehen an Tübinger Forschende

Die Biochemikerin Ana Jesus García-Saéz erforscht den programmierten Zelltod; der Biologe Eric Kemen arbeitet an neuen Methoden für den Pflanzenschutz auf Basis des Mikrobioms. Beide erhalten jeweils 2 Millionen Euro für die Konsolidierung ihrer Forschungsgruppe.

Die Biochemikerin Ana Jesus García-Saéz und der Biologe Eric Kemen haben jeweils einen Consolidator Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC) eingeworben.

Ihre Projekte zur Erforschung des programmierten Zelltods sowie zur Entwicklung von Pflanzenschutzmethoden auf Basis des Mikrobioms werden in den kommenden 5 Jahren mit rund zwei Millionen Euro gefördert. Mit dem Consolidator Grant unterstützt der ERC Wissenschaftler mit mehrjähriger Forschungserfahrung bei der Weiterentwicklung ihrer Forschungsteams. Die Kreativität junger, vielversprechender Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler soll gefördert und neue Ideen in die Forschungsfelder getragen werden.

Professorin Ana Jesus García-Sáez vom Interfakultären Institut für Biochemie (IFIB) erforscht im Projekt “Apoptotic foci: composition, structure and dynamics ” (APOSITE) den programmierten Zelltod, auch Apoptose genannt. Sie dient dem Organismus dazu, geschädigte oder überalterte Zellen geregelt abzubauen. Das ist ein aktiver Vorgang, der für die Entwicklung eines Lebewesens, seine Immunfunktionen und die Aufrechterhaltung der Funktionen des Gewebes entscheidend ist. Bei Erkrankungen wie zum Beispiel Krebs oder neurodegenerativen Krankheiten sind die Abläufe der Apoptose häufig gestört.

Die Apoptose wird durch Proteine namens Bax und Bak eingeleitet. Wenn die Zelle unter Stress steht, lagern sich die Bax- und Bak-Proteine in Zweiereinheiten zusammen, formen Linien, Bögen und Ringe an bestimmten Stellen der Außenhülle der Mitochondrien. Die ist normalerweise dicht, doch bilden die Bax- und Bak-Proteine Poren in der Außenhülle und machen sie dadurch durchlässig, Cytochrom c kann nach außen passieren. Dann ist das Zelltodprogramm nicht mehr umkehrbar und die Zelle löst sich auf. Diese Abläufe hat Ana Garcia Saez in früheren Studien untersucht. Bisher ist jedoch kaum bekannt, wie die Zelle die Zusammenlagerung der Bax- und Bak-Proteine zeitlich und räumlich organisiert. Diese Lücken möchte die Wissenschaftlerin im neuen Projekt schließen.

Professor Eric Kemen leitet eine Forschungsgruppe, die am Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen (ZMBP) und am Interfakultären Institut für Mikrobiologie und Infektionsmedizin (IMIT) angesiedelt ist. Sein Projekt „Knowledge based design of complex synthetic microbial communities for plant protection“ (DeCoCt) erforscht Methoden für den Pflanzenschutz, die auf gezielter Kombination komplexer mikrobieller Gemeinschaften beruhen.

Diese Gemeinschaften werden auch als Mikrobiota bezeichnet und bevölkern die Oberflächen aller höherer Organismen und beeinflussen maßgeblich deren Gesundheit: Sie tragen zum einen zu lebenswichtigen Funktionen wie Nährstoffaufnahme, Stresstoleranz, besserer Vermehrung und Resistenz gegenüber Krankheitserregern bei. Gleichzeitig können Sie den Ausbruch von Krankheiten bei Pflanzen, Tieren oder Menschen begünstigen oder sogar verursachen. Wie und warum mikrobielle Gemeinschaften von einem für einen Organismus vorteilhaften Zustand in einen schädlichen Zustand wechseln, ist bisher weitestgehend unbekannt. Dies zu verstehen, birgt insbesondere im Pflanzenschutz große Potentiale, die bisher nur wenig ausgeschöpft wurden.

Kemens Arbeitsgruppe forscht bereits mehrere Jahre an Mikrobiota der Modellpflanze Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand). Dabei erarbeiteten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Methoden und Konzepte, die eine Untersuchung mikrobieller Gemeinschaften sowohl unter natürlichen Bedingungen und in Feldexperimenten als auch durch Laborexperimente ermöglicht. Ein Durchbruch war dabei die Entdeckung von Organismen, die während der gesamten Lebensspanne der Arabidopsis thaliana-Pflanze erhalten bleiben und von großer Bedeutung für die Stabilität der Mikrobiota sind.

Kemen und sein Team würden gerne instabile Mikrobiota heilen, die für die Wirtspflanze gefährlich werden könnten. Dafür möchten sie die komplexen Prozesse innerhalb der Gemeinschaften entschlüsseln und sogenannte Probiotika einsetzen, also stabile vorherberechnete mikrobielle Gemeinschaften. Ziel des Projekts ist es daher, Probiotika aufgrund von statistischen und experimentellen Daten gezielt zusammen zu stellen, sodass ihre Wirkung auf Mikrobiota vorhersagbar werden. Zunächst soll dafür unter kontrollierten Bedingungen im Labor eine große Anzahl mikrobieller Gemeinschaften gegen verschiedene Krankheitserreger und Umweltfaktoren getestet werden. Anschließend werden erfolgversprechende Kombinationen in Feldversuchen erprobt.

Ähnlich wie antibiotikaresistente Keime die Ausbreitung von gefährlichen Krankheiten begünstigen, werden besonders Pilze, die Nutzpflanzen befallen und schädigen, zunehmend resistent gegen herkömmliche Fungizide. Um die Versorgung mit pflanzlichen Grundnahrungsmitteln zu sichern, arbeiten Forscherinnen und Forscher weltweit an einer Lösung für dieses Probelm. DeCoCt ist ein neuer Ansatz in der Mikrobiota- und Probiotika-Forschung und hofft, Alternativen zum bisherigen Einsatz von Pflanzenschutzmittel zu entwickeln. 

Janna Eberhardt/Susanne Zahn