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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2018-10-01 - 2019-10-31

Multiresistente Keime und Tumor-Arten stellen die moderne Medizin konstant vor neue Herausforderungen. Die Erforschung neuer wirksamer Stoffe für die Arzneimittelanwendung ist deshalb ein notwendiger Prozess, der immer wieder neue Denkansätze erfordert. Viele Wirkstoffe kommen aus dem Reich der Pilze. Die Möglichkeiten sind jedoch längst nicht ausgeschöpft. Wie bioinformatische Analysen mehrerer Forschungsgruppen belegen haben Pilze ein großes, bisher unentdecktes Arsenal an neuen Wirkstoffen. Mittels einer Kombination aus viralen bzw. menschlichen Transaktivierungsdomänen und der zielgerichteten Methode CRISPR/Cas sollen in diesem Projekt “stillgelegte ” Gen-Regionen, welche mit hoher Wahrscheinlichkeit unbekannte Metaboliten und damit mögliche neue Arzneimittel und Wirkstoffe produzieren können, künstlich aktiviert und zur Produktion ebendieser angeregt werden. Das System wurde bereits in anderen Organismen erfolgreich eingesetzt und stellt deshalb eine erfolgsversprechende Herangehensweise dar, welche unseres Wissens nach noch nicht in filamentösen Pilzen zur Aktivierung von Sekundär-Metabolit-Clustern verwendet wurde. Sollte das Projekt erfolgreich sein, wäre dies eine vollständig neue Möglichkeit in der Arzneimittelforschung, mit manigfaltiger Anwendungsmöglichkeit. Zudem würde es die BOKU zu einem attraktiven Partner für etwaige Firmenprojekten machen, bei dem es um die Neuentdeckung und Produktion von Stoffen für die Pharmaindustrie geht.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2018-08-01 - 2021-07-31

Der menschliche Einfluss auf die Umwelt hat einen Klimawandel ausgelöst. Die letzten 30 Jahre waren wahrscheinlich die wärmsten in der nördlichen Hemisphäre im letzten Jahrtausend. Es wird erwartet, dass die globale Durchschnittstemperatur im Laufe des 21. Jahrhunderts noch weiter ansteigen wird. Die Temperaturerhöhung wirkt sich auch auf das Erdreich aus und reduziert dadurch noch zusätzlich die Produktivität unserer Nutzpflanzen. Das Leben einer Pflanze ist eine permanente Antwort auf die Reize der Umwelt. Pflanzen müssen sich ständig an Umweltschwankungen anpassen, um ihr Wachstum und ihre Entwicklung aufrechtzuerhalten. Pflanzenhormone spielen für das Wachstum eine zentrale Rolle. Auxin ist eines der wichtigsten Hormone, da es eine Vielzahl an Reizen aus der Umwelt in ein Wachstumsprogramm überführt. PIN-LIKES (PILS) sind Proteine, die als mutmaßliche Auxin-Transporter identifiziert wurden. Sie sind für den intrazellulären Auxin-Transport im Endoplasmatischen Retikulum (ER) verantwortlich. Die PILS-Aktivität schottet Auxin im ER vermutlich ab und verhindert damit die Diffusion des Hormons zum Auxinrezeptor in den Zellkern. PILS-Proteine wirken sich demzufolge negativ auf das Auxin-Signal des Zellkerns aus und haben dadurch einen direkten Einfluss auf Wachstum und Entwicklung der Pflanze. Im Gegensatz zur fest etablierten Rolle von Auxin im Hypokotyl und der Elongation der Blattstiele ist die Rolle von Auxin in Bezug auf die Reaktion der Wurzeln bei höherer Temperatur umstritten und noch nicht ausreichend erforscht. Ebenso wurde auch die Rolle von Auxin bei der Regulierung der Entwicklung der weiblichen Blütenorgane bei erhöhter Temperatur noch nicht genau untersucht. Wenn man die bevorstehenden Konsequenzen der globalen Erwärmung in Betracht zieht, ist die Reaktion des Pflanzenwachstums in Bezug auf erhöhte Temperatur ein zeitgemäßes Thema. Diese Grundlagenforschung wird daher zusätzlichen Potential für weitere Felder in der angewandten Forschung haben. In diesem Projekt werde ich den molekularen Mechanismus des PILS6-abhängigen Auxin-Signals im Kern während der Entwicklung der Wurzeln und der Entwicklung der weiblichen Blütenorgane bei erhöhter Temperatur aufzeigen. Diese Studie soll zunächst neue Gene identifizieren die in der adaptiven Antwort der Organe auf erhöhte Temperatur involviert sind. Des Weiteren sollen Kontroversen in der Literatur aufgeklärt werden und ich möchte herausfinden ob der von mir entdeckte Auxin-abhängige Mechanismus bei verschiedenen Pflanzenorganen Anwendung findet. Drittens wird diese Forschungsarbeit das Verständnis für den Mechanismus der weiblichen Blütenorgane und der Fruchtentwicklung verbessern, hier wird der Auxin-Einfluss auf die Blütenentwicklung unter erhöhten Temperaturbedingungen erforscht. Ich beabsichtige mit meinem Projekt Wissenslücken zu füllen und Kontroversen in Bezug auf die Antwort von Auxin auf die Umgebungstemperatur aufzulösen. Die Arbeit wird zu mehreren Forschungsfeldern beitragen, da es sich mit Temperwahrnehmung, intrazellulären Auxin Transport und adaptives Pflanzenwachstum befasst.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2018-11-01 - 2022-10-31

Die meisten Proteine in einer Zelle können auf verschiedenste Arten modifiziert werden, zum Beispiel als Antwort auf Umwelteinflüsse oder Stress. Abhängig von der Art der Modifizierung wird dabei auf unterschiedliche Weise die Funktion der Proteine verändert, bis hin zur Inaktivierung. Eine dieser Modifizeriungen ist O-Glykosilierung, bei der bestimmte Zuckermoleküle an spezifische Aminosäuren der Proteine angehängt werden. In Pflanzen sind vor allem O-GlcNAcylierung und O-Fucosilierung wichtige Arten von O-Glykosilierung. Diese Art der Glykosilierung wird von nur zwei spezifischen Glykosyltransferasen vorgenommen, die so eine Vielzahl verschiedenster Proteine modifizieren. Da dieser Vorgang in vielen verschiedenen Prozessen geschieht, braucht die Pflanzenzelle eine Möglichkeit zu differenzieren. Wie das geschieht ist derzeit noch unklar, aber eine Möglichkeit dafür wäre die Interaktion von glykosilierten Proteinen mit Lektinen. Lektine sind Proteine, die bestimmte Zucker an anderen Proteinen erkennen und binden, ohne sie weiter zu verändern. Durch diese Bindung kann die Funktion der glykosilierten Proteine dann wiederum weiter gesteuert werden, indem sich dadurch zum Beispiel ihre Lokalisation innerhalb der Zelle ändert, oder Interaktionen mit anderen Proteinen erleichtert oder verhindert werden. Da es in Pflanzen eine Vielzahl an Lektinen gibt, könnte so eine zusätzliche Ebene zur spezifischen Regulation der O-Glykosilierung ermöglichen, auf verschiedene Reize geeignet zu reagieren. Während unserer Arbeit an O-Glykosilierung in Pflanzen haben wir eine kleine Gruppe solcher Lektine identifiziert, die wahrscheinlich spezifisch O-GlcNAcylierung und/oder O-Fucosilierung erkennen. Im hier vorgestellten Projekt geht es nun darum, einerseits diese Lektine zu charakterisieren und zu testen, welche Zucker sie gut binden, oder mit welchen Glykosyltransferasen sie zusammen arbeiten. Andererseits soll ihre biologische Rolle erforscht werden, um herauszufinden, ob sie zum Beipiel eine Rolle in der Entwicklung spielen, oder in Antwort auf bestimmte Umweltbedingungen. Ein zweiter Teil dieses Projekts widmet sich der Identifizierung neuer Lektine, die spezifisch O-Glykosilierung erkennen. Die Ergebnisse dieser Arbeit sollen uns Aufschluss über die Rolle bestimmter Lektine in Zusammenhang mit O-Glykosilierung geben. Ein wichtiger Aspekt ist dabei auch, dass solche Lektine zu Werkzeugen weiterentwickelt werden könnten, um O-Glykosilierung in Pflanzen und auch anderen Organismen besser erforschen zu können. Bisher sind die Methoden dafür leider beschränkt, und Entwicklung neuer technischer Möglichkeiten wäre ein großer Fortschritt in diesem Feld. Spezifische Lektine könnten die Grundlage für solche neue Methoden darstellen.

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