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Forschung

 
Abteilung Pflanzenbiotechnologie: Umweltfaktoren wie Temperatur, Wasserversorgung und Salzgehalte von Böden sind wesentliche Begrenzungsfaktoren für die Produktivität von Nutzpflanzen und die Ausbreitung verschiedener Arten. Wir untersuchen mit Hilfe von physiologischen, biochemischen und molekulargenetischen Methoden die Anpassung von Pflanzen an Kälte und Trockenheit. Dabei gehen wir der Frage nach, wie Pflanzen ihren Stoffwechsel ändern, um Frostperioden zu überstehen, und welche Mechanismen die Pflanzen bei Wassermangel vor Austrocknung schützen. An transgenen Pflanzen werden Modelle zur Akklmatisierung an Stress überprüft.
Abteilung Zoologie: Intrazelluläre Mikroorganismen leben als Symbionten oder Parasiten in anderen Lebewesen, verändern ihre Wirtszellen und können zu ganz erheblichen medizinischen Problemen führen. An Protozoen und tierischen Zellen werden Infektionsmechanismen, natürliche Resistenzen und Regulationssysteme mit modernen mikroskopischen, biochemischen und molekularbiologischen Methoden untersucht, auch um Strategien der Abwehr und nutzbare Symbiosen zu entwickeln.
 
Zellbiologie und Immunologie: Am Institut für Zellbiologie und Immunologie werden in 9 Arbeitsgruppen verschiedene Aspekte der molekularen Zellbiologie mit einem Schwerpunkt in der Analyse von Signaltransduktionsmechanismen sowie der Biotechnologie neuer therapeutischer Proteine bearbeitet. Näheres ist auf der Homepage des IZI unter www.izi.uni-stuttgart.de zu finden.
Abteilung Molekularbiologie und Virologie der Pflanzen: Geminiviren sind bedeutende Schädlinge für Nutzpflanzen der Tropen und Subtropen. Ihre Ausbreitungsmechanismen sollen mit gentechnologischen Methoden geklärt werden. Ziele sind die frühzeitige Diagnose von Geminiviren, die Erzeugung von künstlicher Resistenz in Kulturpflanzen und die Kenntnis von natürlichen Resistenzformen in Wildpflanzen. Dazu werden molekularbiologische Techniken, u.a. die Erzeugung von transgenen Pflanzen mit Hilfe Agrobakterien-vermittelten Gentransfers angewendet. Ein weiteres Forschungsgebiet ist die Nutzung von Pflanzenviren als Biotemplate für Anwendungen in der Nanotechnologie.
 
Industrielle Genetik: Gene bedingen die Fähigkeit der Organismen, u.a. Enzyme für biochemische Reaktionen herzustellen. Diese Enzyme können als Biokatalysatoren zur Herstellung industriell relevanter Produkte eingesetzt werden. Molekularbiologische Methoden erlauben die Auffindung, Charakterisierung und Umgestaltung der Gene zur Herstellung robuster Werkzeuge. Automatisierte DNA-Synthese macht ein Design der Enzyme möglich. Mit Reporter-Enzymen gelingt die Herstellung von Biosonden zum Umweltmonitoring.
 
Abteilung Tierphysiologie: Das Zentralnervensystem ist wesentlich an der Steuerung der verschiedensten Körperfunktionen und Verhaltensweisen von Tieren beteiligt. Die Beobachtung von Verhaltensweisen in Verbindung mit neuroanatomischen und neuropharmakologischen Methoden ermöglicht es, die Funktion und das Zusammenwirken bestimmter neuronaler Verbände bei der Steuerung von biologischen Rhythmen bzw. von Lern- und Orientierungsleistungen zu verstehen. Biochemie:Die für das Leben notwendigen Reaktionen müssen in allen Zellen hochgeordnet und integriert ablaufen. Sie werden durch Enzyme vermittelt, die vielfältig reguliert werden. Mit Hilfe des Modellorganismus Hefe werden modellhaft Signalwege und Mechanismen der intrazellulären Regulation eukaryonter Zellen studiert. Im Vordergrund steht die für alle Eukaryontenzellen essentielle Ubiquitin-Proteasom vermittelte Proteolyse von Enzymen und Regulationsfaktoren sowie der Abbau falsch gefalteter Proteine. Diese Studien liefern modellhaft Einsichten in viele Pathogenitätsprinzipien höherer Zellen (neurodegenerative Erkrankungen, Mukoviszidose, Krebs, etc.). Calciumpumpen und ihr Zusammenhang mit der Apoptose sowie die Mechanismen der Endozytose sind weitere Forschungsobjekte.
 
Abteilung Biophysik: Makromoleküle, organische Verbindungen und Ionen werden durch Poren mit Durchmessern im Nanometer-Bereich über biologische Membranen transportiert. Mechanismen dieser Transportprozesse, insbesondere am Beispiel von Mitochondrienmembranen und Gap-Junction-Kanälen, werden mit Hilfe von biochemischen und elektronentomographischen (bzw. elektronenmikroskopischen) Verfahren im Detail analysiert; hinzu kommen elektrophysiologische Techniken an unterschiedlichen Zellkulturen. Durch Bildverarbeitung kann die molekulare Architektur von Membranprotein-Komplexen aufgelöst werden. Technische Biochemie: Im Grenzbereich von Chemie, Biologie, Technik und Informatik bearbeiten wir stoff- und produktbezogene Aufgaben. Technische Enzyme, vor allem Monooxygenasen und Lipasen, werden im halbtechnischen Maßstab gereinigt, durch Protein Design oder gerichtete eingesetzt. In der Analytik bearbeiten wir vor allem die Spurenanalyse von Umweltschadstoffen und das Genotyping pathogener Mikroorganismen und ihrer Antibiotika-Resistenz. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Bioverfahrenstechnik und anderen versuchen wir, den Schadstoffabbau in der Leber mit den Methoden der Systembiologie als Computermodell nachzubilden.
Abteilung Bioenergetik: Organismen tauschen Stoffe und Energie mit ihrer Umgebung aus (Photosynthese, Ernährung) und bauen zelleigene Verbindungen und Energieformen auf. Mechanismen und Energetik der Enzymkomplexe, die dies leisten ("molekulare Maschinen"), sind ein Arbeitsgebiet der Bioenergetik. Wir arbeiten an der Proteinstrukturaufklärung des Lichtsammelkomplexes, der die Organisation der Membran steuert, und untersuchen die photosynthetischen Genregulationsmechanismen, die eine Adaptation von Organismen an die herrschenden Lichtverhältnisse ermöglichen.
 
Bioverfahrenstechnik: befaßt sich mit der Anwendung chemischer, mechanischer, thermischer und biologischer Operationen der Stoffumwandlung in biotechnologischen Prozessen sowie mit Entwicklung, Bau und Betrieb technischer Anlagen zu deren Durchführung. Schwerpunkte: Modellbildung und Simulation der Stoffwechselleistung von Mikroorganismen und Bioreaktoren, computergestützte Prozessführung, Biotransformationen und Entwicklungen in der Umweltbiotechnologie.
 
Mikrobiologie: Mikroorganismen erfüllen wichtige Rollen in der Produktion von Wertstoffen oder beim Abbau von Stoffen. Wir untersuchen den Einsatz von Mikroorganismen beim Abbau von Biopolymeren
oder von umweltbelastenden Stoffen aus industriellen Abwässern oder belasteten Böden. Zudem untersuchen wir den Einsatz von mikrobiellen Enzymen oder von genetisch veränderten Mikroorganismen zur Gewinnung
von Aminosäuren, Vitaminen oder Feinchemikalien.