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Inhalt
20 J AHRE IPB
Editorial
Liebe Leserin, lieber Leser,
Aufbruch in die neue Zeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Highlights aus 20 Jahren Wissenschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Infokasten Baugeschehen am IPB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
T ITELTHEMA
Von Arabidopsis bis Zebrafisch:Tickt die Sanduhr überall? . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 8
N EWSTICKER F ORSCHUNG
Phytohormone I: Auxin wirkt über Co-Rezeptor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Phytohormone II: Jasmonate wandern in die Welt ................... . . . . . . . . . . . . . . 13
Infokasten Phytohormone: Kleine Stoffe, große Wirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Infokasten Duftstoffe: Von Ambra zu Ambrox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Biosynthese: Duftrohstoff in zwei Schritten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Leibniz-Gemeinschaft: Wirkstoffforscher im Verbund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Sonderforschungsbereich: 7 Millionen Euro für hallesche Pflanzenforscher .. 16
P ERSONALIA
Professur: Glückwunsch an Bettina Hause . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Auszeichnung I: Luther-Urkunde für Claudia Bobach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Auszeichnung II: Sicca-Preis für Felix Rausch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Auszeichnung III: Posterpreis für Antje Hellmuth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Abschlüsse: Azubis haben ausgelernt ..................................... . . . . . . . . . . . . . 18
Neue Mitarbeiter am IPB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Doktoranden: Neue Sprecher treten an . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Dienstjubiläum: Michael Kräge ist 25 Jahre am IPB.................................... 19
E VENTS
Doktorandentagung: Treffen der Naturstoffchemiker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Zugegeben: Nichts wirkt antiquierter als ein Newsletter,
der im neuen Jahr erscheint
und noch mit Weihnachtsfotos aus dem alten Jahr bestückt ist. Zu unserer Verteidigung können wir nur anbringen, dass das letzte
Jahr zu reich an extraordinären Aktivitäten war. Unser Jubiläumsfest im Kreise aller Mitarbeiter und Gäste war eine rundum gelungene Veranstaltung. Mit Pauken und Trompeten heizten uns - wie
vorher angekündigt - die „Rolling Mill-Stones“ ein.
Und auch die Ehrengäste, wie Leopoldinapräsident
Hacker und Leibniz-Präsident Mayer beehrten uns
wohlgesonnen mit ihrem Besuch. Das taten sie natürlich auch, weil wir gleichzeitig das 80.Wiegenfest unseres ehemaligen Direktors und Leopoldinapräsidenten Benno Parthier feierten. Allein mit diesem Fest
waren wir reich beschenkt, aber es kam noch besser:
Pünktlich zum Jubiläum legte uns Marcel Quint eine
Naturepublikation mit Titelbild und Titelstory auf den
Gabentisch. Die hat er gemeinsam mit Ivo Große
(MLU) und vier Doktoranden in nur anderthalb Jahren und - dank leistungsstarker Rechentechnik - ohne
einen einzigen Laborversuch produziert. Das nennen
wir unübertroffen kostengünstig und effizient. Auch
alle anderen Wissenschaftler publizierten fleißig über
Phytohormone, Biosynthesen und vieles mehr, sodass
wir auf ein insgesamt arbeitsreiches und sehr erfreuliches Jahr 2012 zurückblicken dürfen.
Kunst am IPB: Naumburger Arzt zeigt Fassaden der Seele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
WissenschaftsCampus: Feierliche Eröffnung in Halle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Leibniz-Gemeinschaft: Science Meets Parliament . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Wissenschaftsnacht in Halle: Grandioser Erfolg für’s IPB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Institutsjubiläum: Festkolloquium am IPB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Besuche aus der Politik: CDU-Landtagsfraktion und EU-Kommisare . . . . . . . . . . 22
Doktorandenfeiern: Halloween und Diwali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Alumnis: Weihnachtsfeier für die Rentner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
D IVERSES
Evaluierung: Positive Bewertung durch den Wissenschaftlichen Beirat . . . . . . . . 23
Energie: Stromsparen leicht gemacht? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Chemikalienbörse: Mehr Platz für Kleinchemikalien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Es weihnachtelt: Von konservativ bis alternativ ....................... . . . . . . . . . . . . . . 25
Neues Reagenz: IPB-Stoff für den Eintopf ............................... . . . . . . . . . . . . . 25
Z UALLERLETZT
Doch nun genug mit allem Gestrigen: Ein ebenso
spannendes und arbeitsreiches Jahr liegt vor uns.Wie
wir alle wissen, müssen und wollen wir in diesem Jahr
unsere Exzellenz, unsere Strategien und Expertisen in
ganz besonderem Maße unter Beweis stellen. Sieben
Jahre sind um: In diesem Sommer wird das IPB erneut durch den Senat der Leibniz-Gemeinschaft evaluiert. Wir sehen diesem Ereignis mit Spannung entgegen und hoffen natürlich, dass diese Prüfung für
uns positiv verlaufen wird. Möglicherweise wird 2013
für uns so arbeitsreich, dass ein zweiter Newsletter
nicht produziert werden kann. Dann sind wir doch
fast schon wieder innovativ mit unseren zeitlosen
Weihnachtsgeschichten am Ende dieser Ausgabe! Es
bleibt also alles eine Frage der Betrachtung.
Ich wünsche Ihnen allen ein gesundes, arbeitsreiches,
und glückliches Neues Jahr. Möge es glanzvoll und
farbenfroh werden!
Spechtalarm an vielen Fassaden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Marderplage am Institut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Impressum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Ihre Sylvia Pieplow
1
20 JAHRE IPB
20 Jahre IPB - Aufbruch in die neue Zeit
In fröhlicher Atmosphäre und gelöster Stimmung haben die Mitarbeiter des IPB am 14.
September 2012 das 20-jährige Jubiläum der Neugründung des Instituts begangen. Mit
der Festveranstaltung feierten wir gleichzeitig den 80. Geburtstag unseres Gründungsdirektors Professor Benno Parthier, der die Geschicke des Instituts sehr souverän in das neue
Wissenschaftssystem der Bundesrepublik steuerte. Während im letzten Heft die Gründungszeit thematisiert wurde, gibt es an dieser Stelle einen kurzen geschichtlichen Abriss
zu Strukturwandlung, Baugeschehen und wissenschaftlichen Highlights der letzten 20 Jahre.
um 1. Januar 1992 wurde das Institut für Pflanzenbiochemie neu gegründet. Fortan hatte es den
Status einer Stiftung des Öffentlichen Rechts und
stand somit unter dem Schutz und der Aufsicht der Landesregierung Sachsen-Anhalts. Als Mitglied der Arbeitsgemeinschaft Blaue Liste (später WGL) wird es jeweils zur
Hälfte vom Bund und von den Ländern finanziert. BENNO
PARTHIER wurde geschäftsführender Direktor. In dieser
Funktion sorgte er für die zügige Erledigung aller anstehenden administrativen Aufgaben und die weitere Umsetzung
der Empfehlungen des Wissenschaftsrates. Dazu gehörte
zunächst die Festlegung der organisatorischen, strukturellen und juristischen Details des Stiftungszweckes in einer
eigenen Satzung. Diese wurde im Mai 1993 verabschiedet.
Als beratende und kontrollierende Organe wurden am 6.
Z
Januar 1994 der Wissenschaftliche Beirat unter Vorsitz von
Jozef Schell und am 7. Januar 1994 der Stiftungsrat gegründet.
NEUE STRUKTUREN IM WANDEL DER ZEIT
Abteilungsleiter und Direktoren
Zu den drei bisher bestehenden wissenschaftlichen Abteilungen kam gemäß den Empfehlungen des Gründungskomitees eine vierte hinzu. In DIETER STRACK von der Technischen Universität Braunschweig fand das Institut 1993 einen kompetenten Leiter der neuen Abteilung Sekundärstoffwechsel. Im gleichen Jahr übernahm LOTHAR FRANZEN die administrative Leitung des Instituts. 1994 konnte
das IPB DIERK SCHEEL vom Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung in Köln zum Leiter der Abteilung Stressforschung - jetzt STRESS- UND ENTWICKLUNGSBIOLOGIE
- gewinnen. Er trat die Nachfolge von Lutz Nover an, der
1992 einen Ruf an die Universität Frankfurt/Main angenommen hatte.
Ab 1998 fand das Institut in Dierk Scheel einen umsichtigen
und sehr engagierten Geschäftsführenden Direktor. Die
strukturelle Gliederung in vier wissenschaftliche Abteilun-
Abteilungsleiter des IPB seit 1992
Benno Parthier, Dieter Strack, Lothar Franzen, Dierk Scheel,Toni Kutchan, Günter Adam und Ludger Wessjohann (v.l.n.r.)
GESCHÄFTSFÜHRENDE DIREKTOREN UND WISSENSCHAFTLICHE ABTEILUNGEN SEIT 1992
Benno Parthier
1992
Dierk Scheel
94
96
98
+++ HORMONFORSCHUNG +++ Benno Parthier
+++ NATURSTOFFCHEMIE +++Günter Adam
STRESSFORSCHUNG
Lutz Nover
2
+++ STRESS- UND ENTWICKLUNGSBIOLOGIE +++ Dierk Scheel
+++ SEKUNDÄRSTOFFWECHSEL +++ Dieter Strack
2000
02
+++ NATURSTOFFBIOTECHNOLOGIE+++Toni Kutchan
+++ NATUR- UND WIRKSTOFFCHEMIE + +
STRUKTUREN UND ABTEILUNGEN
gen blieb erhalten, allerdings gab es Namens- und Ausrichtungsänderungen sowie personelle Neubesetzungen.
Nach dem altersbedingten Ausscheiden von Benno Parthier wurde die Abteilung Hormonforschung ab 1999 von
TONI KUTCHAN übernommen und in NATURSTOFF-BIOTECHNOLOGIE umbenannt. Ähnlich verhielt es sich mit der
Abteilung Naturstoffchemie, deren Leiter GÜNTER ADAM
sich 1999 ebenfalls in den Ruhestand verabschiedete. Unter Leitung von LUDGER WESSJOHANN erstarkte dieser
Bereich erneut ab dem Jahre 2000 als Abteilung NATURUND WIRKSTOFFCHEMIE.
Toni Kutchan folgte im Jahre 2006 einem Ruf nach Amerika
und hatte deshalb die Geschäftsführung nur etwas länger
als ein Jahr inne. Zum Geschäftsführender Direktor wurde
erneut Dierk Scheel ernannt, der diese Aufgabe 2008 an
Dieter Strack weitergab. Die Abteilung Naturstoff-Biotechnologie wurde zunächst kommissarisch von CLAUS WASTERNACK weitergeführt, kam jedoch nach seinem Ausscheiden in den Ruhestand vollständig zum Erliegen.
Ab 2009 konnte das Institut STEFFEN ABEL von der Universität in Davis (USA) gewinnen. Unter seiner Ägide wur-
de die Abteilung neu ausgerichtet und man forschte künftig
unter dem Namen MOLEKULARE SIGNALVERARBEITUNG.
Dieter Strack beendete sein Dienstverhältnis im Oktober
2010; sein Nachfolger auf Abteilungsebene wurde ALAIN
TISSIER aus Montpellier. Die Abteilung Sekundärstoffwechsel wurde mit ihm um die Glandulären Trichome bereichert
und firmierte künftig unter dem Namen STOFFWECHSELUND ZELLBIOLOGIE. Die Geschäftsführung übernahm im
Oktober 2010 Ludger Wessjohann. Nach langjähriger, verdienstvoller Tätigkeit verließ Lothar Franzen das Institut im
Jahre 2011; die Nachfolge in der Administrativen Leitung
des IPB trat im Oktober 2011 CHRISTIANE CYRON aus
Hamburg an.
Wissenschaftliche Nachwuchsgruppen
Zusätzlich zu den Abteilungen wurde zu Beginn des Jahres
2007 die erste unabhängige Nachwuchsgruppe gegründet.
Diese bearbeitet unter Leitung von MARCEL QUINT das
Thema Auxin-Signaltransduktion und ist mittlerweile als eigenständige Arbeitsgruppe in der Abteilung Molekulare Signalverarbeitung angesiedelt. Weitere Nachwuchsgruppen
unter Leitung von MARCO TRUJILLO und NICO DISSMEYER
folgten im Jahre 2011. Beide Gruppen befassen sich mit
Ubiquitin und Proteinabbau.
Die Abteilungsleiter Claus Wasternack, Steffen Abel, Alain Tissier und Christiane Cyron sowie die Leiter der Unabhängigen Nachwuchsgruppen Marcel Quint, Marco Trujillo
und Nico Dissmeyer (v.l.n.r.)
Toni Kutchan
04
/
Claus Wasternack
Dierk Scheel
06
Dieter Strack
08
Ludger Wessjohann
10
12
+++ MOLEKULARE SIGNALVERARBEITUNG +++ Steffen Abel
+ Ludger Wessjohann
+++ STOFFWECHSEL- UND ZELLBIOLOGIE +++ Alain Tissier
3
20 JAHRE IPB
20 Jahre IPB - Highlights der Wissenschaft
Phytohormone, Pflanzenstress und Naturstoffe im Fokus der Forschung
Die Hormonforscher der Neuzeit
Prof. Günter Adam,
Prof. Benno Parthier,
Prof. Claus Wasternack, Prof. Bettina
Hause, Dr. Marcel
Quint, Dr. Luz
I.A.Calderón Villalobos und Prof. Steffen Abel (v.l.n.r.)
PHYTOHORMONE
Erforschung an allen Fronten
Im Laufe seiner über 50-jährigen Geschichte wurden am
Institut alle bekannten Pflanzenhormone erforscht und bearbeitet. Dazu gehörten in den frühen Jahren neben Ethylen
und Abscisinsäure vorrangig die Cytokinine und die Gibberelline. Seit dem Beginn der 80-er Jahre wurden am Institut zwei neue Substanzklassen untersucht, die man als
neue Phytohormone diskutierte: Die Brassinosteroide
und die Jasmonate. Die Forschung an den Brassinosteroiden endete offiziell 1997 mit der Emeritierung von
GÜNTER ADAM und lief im Laufe der nächsten Jahre aus.
Die molekulare Erforschung der Jasmonate begann unter
BENNO PARTHIER und wurde 1997 nach seiner Verabschiedung in den Ruhestand von CLAUS WASTERNACK fortgeführt. Bis zu seiner Emeritierung im Jahre 2008 bildeten die
Jasmonate ein Schwerpunktthema am Institut, das heute
von BETTINA HAUSE weiter bearbeitet wird. Mit MARCEL
QUINT, LUZ IRINA A. CALDERÓN VILLALOBOS und STEFFEN ABEL rückten die bekanntesten Phytohormone, die
Auxine, wieder in den Fokus der hiesigen Untersuchungen.
ren als Signalstoffe wirken. Dies führte zur Identifizierung,
Isolierung und Charakterisierung vieler verschiedener JADerivate mit unterschiedlichen biologischen Aktivitäten.
Während man viele Erkenntnisse zur Feinregulation der
JA-regulierten Abwehrprozesse sammelte, blieb die aktive
Form des Jasmonats - jenes Molekül also, das als Ligand des
JA-Rezeptors fungiert - unbekannt.
Der Grund liegt in seiner Instabilität. Erst im Jahre 2009
fand man am IPB in Kooperation mit Gruppen aus Madrid
und Stockholm die aktive Form des Jasmonats, die an den
entsprechenden Rezeptor bindet und damit die Abwehrmaschinerie ins Rollen bringt (Nat. Chem. Biol. 5: 344-350,
2009). Dabei handelt es sich um die cis-Form des Isoleucin-Konjugates von JA: (+)-7-iso-JA-Ile. Die Suche erwies
sich als schwierig, weil die trans-Form des Konjugates, (-)JA-Ile, weitaus stabiler ist und daher im cis /trans-Gemisch
der beiden Verbindungen überwiegt. Dieses Ergebnis belegt
erstmals, dass nur eine bestimmte stereoisomere Form von
JA-Ile an den JA-Rezeptor bindet. Für Hormonforscher ist
dies eine bedeutende Erkenntnis.
STRESSFORSCHUNG
Jasmonate - die Suche nach der aktiven Form
Jasmonate (JAs) wirken wie alle Phytohormone vielfältig.
Eine besondere Rolle spielen sie vor allem bei der Stressabwehr. So induziert JA z.B. nach Verwundung durch Fraßinsekten eine ganze Batterie von Abwehrreaktionen, u.a.
die Produktion einer Substanz, die im Insektendarm Verdauungsprobleme auslöst und die Tiere anhält, von der
Pflanze abzulassen. In über 30 Jahren JA-Forschung am Institut erkannte man bald, dass nicht nur die JAs selbst, sondern auch ihre Verbindungen mit verschiedenen AminosäuJasmonat in
seiner aktiven
cis-Form (links)
und seiner inaktiven trans-Form.
4
Pflanzliche Schwermetalltoleranz
Herausragend waren die Forschungen
von STEPHAN CLEMENS zum pflanzlichen Metallhaushalt und der Schwermetallresistenz einiger Pflanzenarten.
Pflanzen müssen sich, genau wie andere
Lebewesen auch, vor giftgigen Schwermetallen schützen. Da die pflanzlichen
Metalltransporter in der Wurzel nicht spezifisch zwischen
schädlichen und nützlichen Metallen unterscheiden, werden
gemeinsam mit den lebenswichtigen Metallen oftmals auch
die toxischen aufgenommen. Als Beispiel seien hier Cadmium und Zink genannt, zwei Elemente, die sich chemisch
sehr ähneln und in der Natur nur gemeinsam vorkommen.
Während Cadmium in der Zelle zum Rundumschlag ausholt und enormen Schaden anrichtet, ist Zink als Cofaktor
vieler Enzyme für die Pflanze essentiell. Über metallbinden-
WISSENSCHAFT
- Cd
+ Cd
- Cd
+ Cd
Arabidosis thaliana (links) reagiert empfindlich auf Cadmium, während Arabidopsis
halleri das toxische Metall in hohen Konzentrationen verträgt.
de Peptide - die sogenannten Phytochelatine - ist die Pflanze in der Lage, toxische Substanzen wie Cadmium, Arsen,
Quecksilber und Kupfer zu binden und sie damit ihrer Reaktivität als freie Ionen zu berauben. Durch diesen Mechanismus können die meisten Pflanzen geringe Konzentrationen an schädlichen Schwermetallen tolerieren. Diese werden offenbar in der Wurzel gespeichert, wo sie verbleiben.
schwermetallverseuchter Böden einfließen. Mit
einem besseren Verständnis der Schwermetalltoleranz könnten in Zukunft Pflanzen entwikkelt werden, die eine hohe Biomasse besitzen,
schnell wachsen und große Mengen von
Schwermetallen in ihren Blättern speichern.
Diese würden dann auf verseuchten Böden
einfach ausgesäht und abgeerntet werden; mit
ihnen die toxischen Metalle in hochkomprimierter Form.
Basisimmunität bei Pflanzen
Ebenso wie Tiere haben auch Pflanzen im Laufe der Evolution hocheffiziente Abwehrstrategien gegen ein breites
Spektrum feindlicher Invasoren entwickelt. Die meisten
Pflanzen sind wie alle Lebewesen permanent von potentiellen Krankheitserregern (Pathogenen) umgeben; dennoch werden sie selten krank. Demnach verfügen Pflanzen
- ähnlich wie Tiere - über eine Art Basisimmunität, die verhindert, dass sie zu Wirtspflanzen für pathogene Mikroorganismen werden. Die molekularen Grundlagen dieser
Nichtswirtsresistenz stehen im Fokus der Stressforschung
am Institut.
Um die allgemeinen Mechanismen der Aufnahme, des
Transportes und der Speicherung von Metallen besser zu
verstehen, verglichen Stephan Clemens und seine Mitarbeiter die Genaktivitäten von zwei verschiedenen Modellpflanzen: Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand) und Arabidopsis halleri (Hallers Schaumkraut). Hallers Schaumkraut
wächst auf alten Bergbauhalden im Harz. Im Gegensatz zu
ihrer nah verwandten Schwester A. thaliana toleriert A. hallerie Cadmium in hohen Konzentrationen. Die Pflanze verfügt als sogenannter Metallhyperakkumulierer über
spezielle Puffermechanismen, die es ihr erlauben, die toxischen Metalle in die Blätter zu transportieren und dort zu
speichern. Im Ergebnis dieses Aktivitätsvergleiches fanden
die Hallenser Forscher: Mehrere Metallhomöostasegene
werden in A. hallerie stärker aktiviert als in A. thaliana (Plant
Journal 37, 269-281, 2004). Einige dieser aktivierten Gene
kodieren für Metalltransporter oder Enzyme, die die Synthese von metallbindenden Molekülen katalysieren; andere
sind in ihrer Funktion noch gänzlich unbekannt. Pflanzliche
Anpassung an extreme Standortbedingungen ist demnach
nicht in der Existenz von speziellen Toleranzgenen begründet, sondern eher in der veränderten Regulation einzelner
Gene. Die Aufklärung der Funktion der aktivierten Gene
wird in grundlegende Erkenntnisse zu den molekularen
Grundlagen von Metallhaushalt und Schwermetallresistenz
führen.
Ausgehend von den Erkenntnissen zur angeborenen Immunantwort bei Wirbeltieren postulierte man ein gemeinsames Merkmal der Basisimmunität bei Tieren und Pflanzen: Der potentielle Wirt erkennt ganz bestimmte Oberflächenstrukturen des Erregers und stuft diese als fremd
ein. Nach dieser Diskriminierung werden auf zellulärer
Ebene lokale Entzündungsreaktionen induziert, die die Vermehrung des Pathogens verhindern und ihn letztendlich
abtöten. Die Substanzen, die der Wirt als fremd erkennt
und abwehrt sind grundlegende molekulare Strukturen von
Mikroorganismen, die in der Mikrobenwelt weit verbreitet
und für ihr Überleben derart wichtig sind, dass sie sich im
Laufe der Evolution kaum verändert haben. Diese molekularen Muster (PAMPs = pathogen associated molecular patterns) fand man bei Tierpathogenen in großer Zahl. Zu ihnen gehören zum Beispiel Zellwandbestandteile von Pilzen
(wie Chitin) und von Bakterien (wie das Flagellin von Flagellen und Geißeln) aber auch Fragmente bakterieller
DNA. Bei den Erregern von Pflanzenkrankheiten hingegen
war ein solches molekulares Erkennungsmuster lange Zeit
unbekannt.
Seit 2006 werden die weiterführenden Forschungsarbeiten
auf diesem Gebiet nicht mehr am Institut durchgeführt.
Dennoch sollten die hier erzielten Ergebnisse in die Entwicklung von praxisorientierten Technologien zur Sanierung
DIERK SCHEEL und THORSTEN NÜRNBERGER gehörten
zu den ersten Wissenschaftlern, die eine PAMP-Struktur
auch für einen pflanzenpathogenen Organismus entdeckt
haben (Science 276, 2054-2057, 1997). Dabei handelt es sich
5
20 JAHRE IPB
20 Jahre Pflanzenforschung am IPB
um ein aus 13 Aminosäuren bestehendes Peptid (Pep 13),
das sich als Bestandteil einer Transglutaminase auf der
Oberfläche des Erregers der Kraut- und Knollenfäule Phytophthora infestans befindet. Den Ergebnissen zufolge erfüllt
Pep13 alle Kriterien, die man für PAMP’s postuliert hat
(EMBO J. 21, 6681-6688, 2002). Es kommt als körperfremdes
Molekül in der Pflanze nicht vor, konnte jedoch bei zehn
verschiedenen Phytophthora-Arten nachgewiesen werden.
Bei allen zehn untersuchten artspezifischen Transglutaminasen bestand Pep13 aus exakt den gleichen 13 Aminosäuren - demnach wurde es beim Übergang von Art zu Art
konserviert und unterlag keinerlei Mutationen. Der Austausch einer einzigen Aminosäure innerhalb des Peptids
führte zum Funktionsverlust der entsprechenden Transglutaminase.
Transglutaminasen sind Enzyme, die die Vernetzung von bestimmten Eiweißen katalysieren. Bei Tieren sind sie an Nervenwachstum, Knochenbildung und Wundheilung beteiligt.
Welche Funktion sie bei Phytophthora ausüben, ist unklar.
Klar ist jedoch, dass die Transglutaminase auch ohne den
Erreger Abwehrreaktionen bei verschiedenen Pflanzen auslöst. Und damit nicht genug: Auch Pep13, als winziger Bestandteil des Enzyms, ist in der Lage, die pflanzlichen
Schutzmechanismen zu induzieren. Eine Injektion des Peptids in die Blätter von Petersilie und Kartoffel löste in beiden Pflanzen multiple zelluläre Abwehrreaktionen wie die
Produktion von Phytoalexinen, hochreaktiven Sauerstoffverbindungen und anderen antimikrobiellen Stoffen aus.
Pep13 ist demnach das erste PAMP für Pflanzenpathogene.
Noch heute nutzt man zur Untersuchung von pflanzlichen
Abwehrreaktionen Pep 13 (das man synthetisch herstellt)
und nicht mehr die Erreger selbst, die man mühsam züchten und am Leben erhalten muss.
Phytophthora infestans,
der Erreger der Kraut- und Knollenfäule verursacht große Schäden bei Kartoffeln und Tomaten.
Die meisten anderen Pflanzen bleiben von ihm verschont, da sie nicht seine Wirtspflanzen sind.
WIRKSTOFFFORSCHUNG
Neue Substanzen für die Welt
Antibiotikaresistenzen, neue Krankheiten,Versalzung der Böden, Dürre, Klimakatastrophen, Überbevölkerung, Hunger,
Epidemien - die Liste der anstehenden Herausforderungen
ist lang. Pflanzliche, pilzliche und bakterielle Wirkstoffe begleiten die Menschheit seit ihrer Entstehung im Kampf gegen
Krankheit und Tod. Mit Potenzierung der Bevölkerungszahlen
potenzieren sich auch die Probleme - die Suche nach heilsamen Stoffen in der Natur wird deshalb immer ein dringendes
Anliegen zur Linderung und Lösung bleiben. Zunehmend
sucht man sie wieder: Substanzen, die man noch nicht kennt
mit Wirkungen, die man benötigt. Die Wirkstofffindung war
schon immer ein prägender Pfeiler im Forschungsprofil des
Instituts. Dabei ist es nicht damit getan, Schamanen und Heiler exotischer Kulturen aufzusuchen und diese nach pflanzlichen Mitteln gegen Schnupfen zu fragen. Neben diesen ethnopharmakologischen Projekten, die man am Institut noch
immer verfolgt, konzentriert man sich zunehmend auf Wirkstoffe aus weniger gut erforschten Organismen, wie Pilzen
und Algen. In Pilzen der Gattung Hygrophorus fanden unsere
Wissenschaftler ein hochgradig aktives Antibiotikum gegen
den Eitererreger sowie aussichtsreiche Kandidaten zur Bekämpfung der Kraut- und Knollenfäule bei Kartoffeln.
Das Finden der Wirkstoffe hat sich verändert
Man sucht heute nicht nach Einzelsubstanzen - man durchforstet die erwählten Organismen nach allem, was einem
hilfreich erscheint. Oder sogar nach allem, was vorhanden
ist, (bzw. was man mit den heutigen Analysemethoden nachweisen kann) - es könnte sich ja in der Zukunft noch als
hilfreich erweisen. Die moderne Rechentechnik ermöglicht
umfassende Bestandsaufnahmen ganzer Stoffklassen pro
Organismus. Substanzbibliotheken und Datenbanken werden in großer Zahl mit kleinen Molekülen und komplizierten Metaboliten bestückt; die wenigsten von ihnen sind in
ihrer Struktur und Funktion bekannt.
Strukturaufklärung und Synthese
Nach dem Auffinden der aussichtsreichsten Substanzkandidaten durch aufwendige Bioaktivitätstests (Screeningverfahren) gilt es deren Struktur aufzuklären und diese, wenn
möglich, zu synthetisieren. Die Synthese ist wichtig, denn
sie schont die natürlichen Ressourcen, liefert genügend
Substanz für weitere Analysen und macht den Forscher unabhängiger von klimatischen Bedingungen; Pilze zum Beispiel findet man ja vorrangig nur im Herbst. Die Synthese
ist zudem Voraussetzung für die Wirkstoffoptimierung. Die
biologische Wirkung vieler Naturstoffe kann durch gering-
6
WISSENSCHAFT UND BAUGESCHEHEN
Baugeschehen am IPB
fügige Modifikationen, wie dem Anhängen von
funktionalen Gruppen, erhöht werden. Eine zielgerichtete Modifikation eines Moleküls setzt aber
voraus, dass man genau weiß, welcher Teil des Moleküls für seine Wirkung verantwortlich ist. Struktur-Wirkungs-Analysen sind notwendig und spannend aber sehr zeitaufwendig.
Evolution im Kochtopf
Am IPB setzt man auch auf das Zufallsprinzip. Mit
Hilfe der hier entwickelten Multikomponentenreaktion ist es möglich,Wirkstoffe aus einzelnen Modulen zusammenzusetzen. Mit geringfügigen Modifikationen der Einzelmodule erhält man vielfältige
Kombinationen und einen ganzen Pool an chemischen Varianten des Wirkstoffs, die ihrem natürlichen Vorbild ähneln, aber nicht identisch mit ihm
sind. Das Ganze passiert in einem einzigen Syntheseschritt und in einem Reaktionsgefäß. Das Ergebnis dieser Eintopfreaktion ist eine ganze Bibliothek
an potentiell wirksamen Substanzen, die nun erneut nach den aussichtsreichsten Kandidaten
durchforstet wird. Die Wahrscheinlichkeit ist hoch,
dass sich unter den synthetisch hergestellten Stoffen aktivere Varianten mit einem besseren pharmakologischen Profil finden, als es bei den ursprünglichen, natürlichen Wirkstoffen der Fall ist. Nebenbei lernt man auch hier, welche Struktur die optimale Wirkung erzielt. Potentielle Antikrebsmittel
wie die kompliziert aufgebauten Tubulysine wurden
am IPB durch die Multikomponentenreaktion synthetisiert.
Screening in silico
Noch effizienter wird es, wenn man den Wirkstoff
zunächst mit Rechentechnik modelliert und optimierte Versionen entwickelt. Mit den richtigen
Suchkriterien durchforstet man die vielen Millionen Moleküle von virtuellen Strukturdatenbanken
nach geeigneten Wirkstoffen. Dies können z.B.
Stoffe sein, die an bestimmte Enzyme binden und
diese hemmen oder aktivieren. Durch Bindungsstudien an virtuellen Enzymmodellen wird die Zahl
der möglichen Bindungspartner eingegrenzt. Auf
diese Art fischt man von mehreren hunderttausend Ausgangsstrukturen maximal hundert Kandidaten, die dann im Biotest überprüft werden. Mit
dem in-silico-Screening fand man am IPB aussichtsreiche Moleküle, die Pflanzen gegen Trockenstress
schützen.
In Bezug auf Neubau und Sanierung hat sich das IPB in den letzten 20 Jahren stark
verändert. Die ursprüngliche einstöckige Bausubstanz blieb in ihrer Grundstruktur
erhalten, aber es wurde, den gesteigerten Bedürfnissen an Raum und Technik entsprechend, viel an- und umgebaut. Insgesamt wurden am IPB seit der Wende über
40 Millionen Euro für Neubau, Sanierung und Technisierung ausgegeben. Mit einer
Gewächshausfläche von über 1000 m2 und insgesamt 21 begehbaren Phytokammern verfügt das Institut heute über eine hervorragende technische Ausstattung
zur Pflanzenanzucht, die deutschland- und europaweit über dem Durchschnitt liegt.
Jahr
Baumaßnahmen
1994
Sanierung der Heizungsanlage; Installation von zentralen
Versorgungsstellen für technische Gase sowie ein Notstromaggregat
1994
Umbau und Aufrüstung der Isotopenlabore
1994-1996
Bau des Phytotechnikums; ein neuer Gebäudetrakt mit
Laboren, Seminarräumen und acht begehbaren Phytokammern
1994-1996
Sanierung des Gästehauses Haus Heise
1995
Installation einer Brand-Warn-Meldeanlage mit direkter
Aufschaltung zur Feuerwehr
1995-1996
Neue Bibliothek in den Räumen der ehemaligen Wärmeübertragungsstation
1996
Sanierung der Außenfassaden
1997-2000
Sanierung Haus C (Abt. Stress- und Entwicklungsbiologie)
Neubau des Chemikalienlagers
2000
Errichtung von zwei vollklimatisierten Innengewächshäusern mit etwa 520 m2 Nutzfläche
2000-2002
Sanierung Haus A (Abt. Sekundärstoffwechsel,Verwaltungsabteilung und Foyer)
2003-2004
Neubau des Funktionalgebäudes für chemische Projekte
2005-2006
Neubau eines zentralen Servicekomplexes für Gärtner,
Handwerker, Projektleitung Bau sowie Labor- und Computerarbeitsplätze für Bioinformatiker und Unabhängige
Nachwuchsgruppen
2005
Neubau Außengewächshaus 1 mit 350 m2
2007
Neubau einer Technikzentrale für ein neues NMR-Gerät
2010-2011
Neubau Gewächshaus 2, 120 m2 Fläche und 5 begehbare
Phytokammern / Phytokammernhaus mit 8 begehbaren
Phytokammern
7
FORSCHUNG
EVOLUTION
Von Arabidopsis
bis Zebrafisch
In einer herausragenden Kooperation mit Ivo Große von der Martin-Luther-Universität
ist es Marcel Quint gelungen, ein evolutions- und entwicklungsbiologisches Phänomen
von Pflanzen aufzuklären. Die Arbeit brachte ihnen die Titelstory in der Oktoberausgabe
von Nature.
iese Geschichte beginnt mit einem Irrtum. Genauer gesagt mit einer Nachlässigkeit, wie sie den
Menschen im Taumel seines Tatendranges manchmal überkommt. Nicht selten erwachsen aus diesen winzigen
Fehlern große Erkenntnisse.Vorausgesetzt, man tut sie nicht
als Nebensächlichkeiten ab. Karl Ernst von Bär, ein deutscher
Zoologe und kühner Vordenker seiner Zeit, hat dieses offenbar nicht getan, als er eines Tages notierte: „Ich hatte die
Embryonen zweier Arten in Weingeist eingelegt und vergessen, die Gläschen zu beschriften. Jetzt aber kann ich nicht
mehr sagen, zu welchen Arten sie gehören. Es könnten Eidechsen sein oder kleine Vögel, ja sogar Säugetiere.“ Die offensichtliche Ähnlichkeit seiner beiden Präparate machten
ihn stutzig. Vielleicht lösten sie kurzzeitig Ärger aus oder
Zweifel - dann aber begann er der Sache auf den Grund zu
gehen. Das war im Jahre 1828 an der Albertus-Universität
in Königsberg.
D
„Dieses Ereignis war die Initialzündung für das Baersche Gesetz der Embryonenähnlichkeit und der Beginn der vergleichenden Embryologie“, sagt Marcel Quint, Pflanzengenetiker
am IPB. Dann folgte eine lange Zeit des systematischen morphologischen Vergleichs von Säugerembryonen in allen erdenklichen Stadien.
Über Sackgassen und Irrwege der Meckelschen Rekapitulationstheorie und der Haeckelschen biogenetischen Regel
folgte der Stand der Erkenntnis den zeitgemäßen Befunden
und Beschönigungen, mäanderte munter durch die Jahrzehnte - immer umstritten und kontrovers diskutiert – bis er
schließlich in der Mitte des 20. Jahrhunderts in der halbwegs
akzeptierten Erkenntnis mündete: Embryonen verschiedener
Wirbeltierarten durchlaufen in ihrer Entwicklung von der
befruchteten Eizellen bis zur Geburt (Embryogenese) verschiedene Ähnlichkeitsstadien. Während sie sich zu Beginn
und am Ende der Embryogenese deutlich voneinander unterscheiden, erreichen sie etwa in der Mitte ihrer Entwick-
lung eine Phase, in der
sie alle gleich aussehen.
Kein Mensch wusste, warum
das so ist.
Ein Fachbegriff war dennoch schnell gefunden: Die Phase der maximalen morphologischen Ähnlichkeit wurde fortan als phylotypisches Stadium bezeichnet. Zu Beginn der 80Jahre etablierte sich dann der Begriff Sanduhr-Modell
der Embryogenese, bei dem das phylotypische Stadium
mit der Engstelle in der Mitte der Sanduhr symbolisiert
wurde. Erst im Jahre 2010 fand man die molekulare Ursache für dieses Phänomen und das morphologisch-basierte Entwicklungsmodell wurde mit einem genetischen
Fundament ausgestattet. Sowohl am Zebrafisch als auch
an der Fruchtfliege konnte man nachweisen, dass in der
mittleren Phase der Embryogenese nur die alten, wenig
wandelbaren (hochkonservierten) Gene aktiv sind
(Kalinka et al & Domazet-Loso et al; Nature 468,
2010). Da die alten Gene seit mindestens einer
Milliarde Jahre kaum noch Veränderungen
unterlagen, sind sie bei allen Arten nahezu
gleich: Die Embryonen gleichen sich
demnach auch morphologisch in ihrer Form und Struktur; sie bilden
in eine Art Urtyp-Embryo.
„Erst mit diesen genetischen Korrelationen war
das Sanduhr-Modell als
grundlegendes entwicklungsbiologisches Muster
bei Säugetieren und Insekten in
d e r
Fachwelt
ak-
Foto: Stefan Muemmler, www.wissensw
8
EVOLUTION
Sanduhrmodell
Tickt
die Sanduhr überall?
zeptiert“, sagt Ivo Große, Professor für Bioinformatik an der Martin-LutherUniversität in Halle.
Und wie ist es bei Pflanzen?
„Genau das haben wir uns auch gefragt“, sagt Marcel Quint. Ihre umfassenden Literaturrecherchen bezüglich des phylotypischen Stadiums bei Pflanzen führten indes
zu keinem Ergebnis. „Entweder hat sich bisher niemand mit dem Thema befasst oder aber es wurde
nicht für wichtig erachtet und wieder vergessen“, meint
der 38-Jährige. „Uns aber hat die Nachricht über die Sanduhr bei Tieren fasziniert. Wir wollten unbedingt wissen, wie
die Embryogenese bei Pflanzen abläuft.“
bis hin zu den Blütenpflanzen (Nature 490, 2012).Aufgrund
der Ähnlichkeiten der einander entsprechenden Gene wurde ein Stammbaum der untersuchten Organismen erstellt.
Etwa 11.000 der 28.000 Arabidopsis-Gene fanden sich mit
großer Ähnlichkeit in allen untersuchten Arten wieder: „Diese Gene erhielten von uns den Status evolutionär alt“, erklärt Marcel Quint. Sie entstanden vor maximal 3,5 Milliarden Jahren, in einer Zeit, lange bevor sich die belebte Welt
in Pflanzen, Pilze und Tiere trennte. Es finden sich unter den
alten Genen z.B. die Housekeeping-Gene des Grundstoffwechsels, sowie jene, die Replikation, Transkription und
Translation regulieren.
Dieses Vorhaben führte die beiden Hallenser Wissenschaftler, die schon seit einiger Zeit kooperieren, erneut zusammen. Ivo Große, studierter Physiker, jetzt Bioinformatiker und Marcel Quint, studierter Gartenbauer, promovierter
Agrarwissenschaftler und jetzt als Biologe tätig. Dieses Pendeln zwischen den Fachgebieten hat ihnen offenbar enorm
geholfen, sich zu verständigen. Die Mühen, die ein interdisziplinärer Ansatz mit sich bringt, haben sich gelohnt. Sie
mündeten nach nur anderthalb Jahren Arbeit in einer
Nature-Publikation.
Alle anderen Gene erhielten den Status evolutionär jung.
Ihre Entstehung begann vor 600 Millionen Jahren mit dem
Landgang der Pflanzen, die sich - mehrzellig und differenziert
- als Embryophyten mit einer echten Embryogenese hervortaten. Nach dieser Einteilung in jung und alt verglich man die
Genaktivitäten aller 28.000 Arabidopsis-Gene in sieben verschiedenen Embryonalstadien, angefangen bei der Zygote
über Herz und Torpedo bis hin zum reifen Embryo. „Das Ergebnis hat uns sehr verblüfft“, sagt Ivo Große. Denn wie bei
Tieren zeigte sich auch hier, dass etwa in der Mitte der Embryogenese, im Torpedostadium, die evolutionär jungen Gene gezielt deaktiviert und in späteren Phasen wieder angeschaltet werden. Die alten Gene hingegen bleiben in allen
Entwicklungsstadien gleichermaßen aktiv.
Einteilung in jung und alt
Im Experiment verglichen die Hallenser
Wissenschaftler die Abfolgen der Proteinbausteine (Proteinsequenzen)
aller 28.000 Gene von Arabidopsis thaliana mit allen adäquaten Gen-/Proteinsequenzen von 1500 anderen Organismen;
beginnend bei Bakterien, Pilzen und
Tieren über Algen und Moose
„Alle erforderlichen Sequenz- und Expressionsdaten fanden
wir in öffentlich zugänglichen Datenbanken der Scientific
Community“, führt Große aus. Für die Berechnung der Daten
– immerhin mussten etwa 420 Milliarden Sequenzen miteinander verglichen werden – hat ein sogenannter High Performance Computer eine Woche Rechenzeit benötigt. Dieser
besteht aus 2000 Prozessoren, die sich wie Pizzaboxen in
meterhohen Schränken im Rechenzentrum der Hallenser
Universität stapeln. „Ein normaler Rechner hätte dafür Jahre
gebraucht“, sagt der 42-jährige Bioinformatiker. Natürlich
gab es Vorarbeiten. Es mussten zunächst Gigabites an Sequenzdaten korrekt aus dem Netz geladen und validiert
werden. Datenbanken wurden angelegt, Skripte geschrieben
wertes.biz
9
Nature 4 October 2012 Vol. 490, No. 7418 / Titelfoto
Idee: Sisters of Design GbR, Halle
FORSCHUNG
10
Evolution
EVOLUTION
Grüne Sanduhr
das gleiche“, sagt Marcel
Quint. „Warum die Evolution
auf zwei verschiedenen Wegen zum gleichen Ergebnis
kam und warum sich die
Sanduhr überhaupt etablierte,
ist unklar.“ Bei Tieren ist die
mittlere embryonale Entwicklungsphase offenbar jene Phase, in der alle wichtigen Organe angelegt werden. Da sich
bei jungen Genen Mutationen
leichter etablieren, könnte das
Abschalten dieser wandelbaren Gene bewirken, dass das
genetische Programm sehr
strikt abläuft und für Veränderungen nicht zugänglich ist.
Professor Ivo Große (links) und Dr. Marcel Quint entdeckten die Sanduhr bei Pflanzen.
Unter
der strengen Herrschaft
Foto: Maike Glöckner (Universität Halle)
der alten Gene formieren sich
und parallelisiert. „Und jeder, der Alignments erstellt, weiß: die Zellen zur richtigen Zeit und am richtigen Ort zu KörSchon der Vergleich von nur zwei Gensequenzen kann pro- perachsen und Organverbänden. Erst wenn das Gerüst
blematisch sein“, sagt der gebürtige Berliner. Je nachdem, ob steht, wird es mit Hilfe der jungen Gene artspezifisch und
man dem Programm erlaubt, liberal oder konservativ zu ver- individuell verkleidet.
gleichen, zeigt es falsch positive Homologien an, oder es
bringt keine Treffer, wo eigentlich welche wären.
„Diese Art der Qualitätskontrolle könnte ein Grund für
„Wir haben zunächst begonnen, die Drosophila- und die
Zebrafisch-Daten zu reproduzieren“, sagt Große. „Dann
schraubten wir an den Parametern der Analysepipeline, um
sie auf Pflanzen anzuwenden. So haben wir uns Schritt für
Schritt ins Neuland gewagt.“ Die Hauptarbeit leisteten übrigens zwei exzellente Studenten, die von Große und Quint
sorgsam ausgewählt und zu diesem Projekt ermutigt wurden. „Im Ergebnis lieferten Hajk-Georg Drost und Alexander Gabel zwei hervorragende Bachelorarbeiten mit Nature-Publikation – nicht der schlechteste Einstieg in eine
Wissenschaftlerkarriere“, meinen die beiden augenzwinkernd.
Wie sind die Daten zu interpretieren?
Die Befunde der Hallenser Wissenschaftler sind ein erneuter Beweis für ein konvergentes Fortschreiten der Evolution. „Obgleich Embryogenese erst entstand, nachdem sich
Tier- und Pflanzenreich voneinander getrennt hatten, ist ihr
Prinzip – nämlich das Sanduhr-Prinzip – in beiden Reichen
das Sanduhrprinzip sein“, sagt Marcel Quint. „Ob der genetische Checkpoint jedoch auch bei Pflanzen die Sanduhr
erklärt, ist unklar“. Pflanzliche Embryonen sind mit einem
Hypocotyl und zwei Keimblättern weniger kompliziert aufgebaut als tierische. Zudem werden die wichtigsten pflanzlichen Organe, wie Wurzel, Blätter und Blüten erst nach
der „Geburt“ ausgebildet und nicht während der Embryogenese. „Uns interessiert deshalb, was nach der Keimung
in der gesamten Pflanze passiert. Werden hier auch alte
oder junge Gene an- oder ausgeschaltet?“ Beim Zebrafisch
fand man, dass sich im hohen Alter kurz vor dem Tod die
Genaktivität der jungen und alten Gene erneut verändert.
Auch in diesem Stadium werden die jungen Gene ausgeschaltet, während die alten weiterhin aktiv bleiben. Warum
das so ist, weiß kein Mensch. Ob es bei Pflanzen auch so
ist, ebenso wenig. „Es warten also noch viele spannende
Fragen auf uns“, sind die beiden sich einig.
Und das alles, weil Karl Ernst von Baer einst vergaß, sein
Gläschen zu beschriften?
11
NEWSTICKER FORSCHUNG
Nachrichten aus der Wissenschaft
PHYTOHORMONE I
der University of California in San Diego durchgeführt. Hier am IPB holte
Auxin wirkt über Co-Rezeptor
Frau Calderón Villalobos noch Wolfgang Brandt ins Boot und gemeinsam
fuhren sie die Ernte ein.
Auxin, das am längsten bekannte und
wahrscheinlich am besten untersuchte Phytohormon, gibt der Wissenschaft nach über 60 Jahren intensiver
Erforschung immer noch und immer
wieder Rätsel auf. Mit seinen Effekten
Eine umfassende und sehr ambitioauf Streckungswachstum, Blütenbilnierte Studie zur Feinregulation der
dung, Fruchtbildung, Alterung und vieAuxinwirkung wurde von Luz Irina A. le andere Prozesse ist Auxin an naheCalderón Villalobos im Oktober 2012 zu allen pflanzlichen Prozessen der
auf dem 10. International Congress on
Zellteilung und des Zellwachstums
Plant Molecular Biology in Korea vorge- beteiligt.
stellt. Die Ergebnisse konnten in KoÜber die Wirkungsweise von Phytooperation mit weiteren Wissenschaft- hormonen entstand im Laufe der Zeit
lern in der renommierten Fachzeitein gedankliches Modellsystem, das
schrift Nature Chemical Biology publinun durch experimentelle Befunde
ziert werden. Die experimentellen
bestätigt oder widerlegt wird. DemArbeiten zu diesem Paper wurden
nach wirken Phytohormone als Teile
noch im Labor von Mark Estelle an
eines engmaschigen Signalnetzwerkes
aus vielen verschiedenen molekularen
Einen Puzzlestein
zum Wissen über die Wirkung von Auxin und anderen Phytohormonen Komponenten, die miteinander in
konnte Luz Irina Calderón Villalobos beitragen.
Wechselwirkung treten. Diese KomGrafik: José Andres Archila Castaño
ponenten gilt es zu identifizieren und
ihr Zusammenspiel aufzuklären. Besonders interessant in der Signalkette
ist immer der erste Schritt: Die Bindung des Hormons an seinen Rezeptor (Siehe Infokasten) und die dadurch ausgelösten zellulären Reaktionen.
Der Rezeptor für Auxin wurde erstmals im Jahre 2005 identifiziert (Nature 435, 446-451). Obgleich die Identifizierung des Rezeptors als ein Meilenstein in der Auxinforschung galt,
fand man heraus, dass der gefundene
TIR1-Rezeptor zwar Auxin bindet,
aber nur mit so geringer Affinität,
dass man sich davon nur eine schwache Wirkung versprach.
Die Aufklärung dieses Kuriosums
konnte jetzt von Calderón Villalobos
und Co mit ihrer Arbeit in Nature Chemical Biology erbracht werden. Erstmals
in der Geschichte der Phytohormone
konnten sie nachweisen, dass Auxin
12
nicht an ein einzelnes Rezeptorprotein
bindet, sondern vielmehr als Bindeglied zwischen zwei Komponenten eines Rezeptorkomplexes agiert. Diese
beiden Komponenten, der TIR1/AFB Rezeptor und der Aux/IAA-Repressor
befinden sich im Zellkern, direkt an
der DNA, in der regulatorischen Region mehrerer Gene, die durch Auxin
aktiviert werden. Demnach bindet Auxin an den Rezeptorkomplex und
sorgt dafür, dass der Aux/IAA-Repressor abgebaut wird. Da der Repressor
vorher die nachfolgenden Gene blockierte, sind diese nun frei und können
somit abgelesen werden.
Doch damit nicht genug: In Arabidopsis Zellen gibt es sechs verschiedene
TIR1-Rezeptoren und zudem 29 Varianten von Aux/IAA-Repressoren. Die
Vermutung lag nahe, dass es den Auxinrezeptor nicht gibt, sondern dass
die Kombination der beiden Bindungspartner verschiedene Auxinrezeptoren
generiert, mit deren Hilfe die pflanzliche Zelle auf verschiedene Herausforderungen reagiert.
In umfangreichen Bindungsstudien,
komplettiert durch 3-D-Modelle der
Corezeptoren, konnten die Autoren
nachweisen, dass die Bildung von unterschiedlichen Rezeptorkomplexen
durch Kombination ihrer beiden Einzelkomponenten biochemisch möglich
ist. Die verschiedenen Paarungen der
Corezeptoren wiesen zudem unterschiedliche Affinitäten zu ihrem Substrat Auxin auf. Einige banden das Hormon besser und in geringeren Konzentrationen als andere. Auf diese Art
und Weise - so die Autoren - könnte
eine abgestufte Regulation der Auxinwirkung möglich sein. So kann die
Pflanze sowohl quantitativ als auch
qualitativ auf unterschiedliche Stimuli
reagieren.
TIRI kannte man bisher nur in seiner
Funktion als F-Box-Protein, also als ein
Enzym, das andere Proteine bindet
und sie damit für deren Abbau markiert. Dass ein TIRI-ähnliches F-Box-
PROJEKTE UND PUBLIKATIONEN
PHYTOHORMONE KLEINE STOFFE, GROSSE WIRKUNG
Drei mögliche Bindungskombinationen von Aux/IAA-Repressoren mit TIRI-Repressoren. Auxin
(in grün) koppelt die beiden Partner zu einem Rezeptorkomplex. Je nach Bindungspartner entstehen Komplexe mit hoher oder mit niedriger Affinität.
Protein in Verbindung mit kleinen Molekülen wie Auxin, als Teil eines Rezeptorkomplexes fungiert, ist eine
neue Erkenntnis. Das Prinzip scheint
zudem von genereller Natur zu sein.
Auch für die Jasmonate fand man
jüngst ein ähnliches Prinzip der Bindung an ein Corezeptorsystem. Mit
dieser Publikation ist es den Autoren
gelungen einen wichtigen Puzzlestein
zum Gesamtverständnis der- Auxinund der Phytohormonwirkung beizusteuern.
PHYTOHORMONE II
Jasmonate wandern in die Welt
Dass man auch nach dem offiziellen
Arbeitsleben noch sehr aktiv sein
kann, beweist Claus Wasternack mit
permanenter Stetigkeit. Immer im Bestreben, der Welt die Welt der Jasmonate nahe zu bringen, begibt er sich
hierhin und dorthin, um seine Kenntnisse weiterzugeben. Als besonders
erfolgreich erwies sich seine Hilfe bei
der Etablierung der Jasmonatforschung im Zentrum für Biotechnologische und Landwirtschaftliche Forschung in Olomouc, Tschechien. Hier,
im ehemaligen Labor für Wachstumre-
gulatoren der Palacky-Universität in
Olomouc hatte man sich unter Leitung von Professor Miroslav Strnad
einer ähnlichen Expertise verschrieben, wie an unserem Institut: der Analyse von Pflanzenhormonen mit chemischen und molekularbiologischen
Methoden. Ebenso wie in Halle, befasste man sich mit fast allen bekannten Phytohormonen, nur die Jasmonate fehlten im Repertoire. Das war der
Grund für Professor Strnad, die alten
Kooperationen aus den 80-er Jahren
wieder aufzufrischen und unsere IPBExperten mit ins Boot zu holen. Nach
einem Vortrag im Juni 2010 übernahm
Claus Wasternack die Ko-Betreuung
einer Doktorandin in Olomouc und
wirkte - mehrmals direkt vor Ort beratend bei der Etablierung der Jasmonat-Expertise. Das alte Labor ist
inzwischen im modernen von der EU
finanzierten Zentrum der Region
HANÁ für Biotechnologische und
Landwirtschaftliche Forschung integriert. „Mit neuesten Geräten arbeitet man hier an einer rasanten Entwicklung“, sagt Wasternack. Auch Otto
Miersch, IPB-Chemiker im Ruhestand,
zeigte sich beeindruckt von der Dynamik der dortigen Aufbauleistung. Er
weilte im Februar 2012 im HANÁ, um
Standard- und Referenzsubstanzen für
den Nachweis verschiedener Jasmonatverbindungen herzustellen. Im Ergebnis dieser fruchtbaren Kooperation
entstanden mit Hilfe von HANÁ-Mitteln vier gemeinsame Publikationen
(in Plant Physiology u.a.) Weitere Anknüpfungspunkte sind im Entstehen.
Alle physiologischen Prozesse im Leben einer Pflanze wie Samenreifung, Keimung, Wachstum, Differenzierung, Blütenbildung, Fruchtreife, Frucht- und
Blattabwurf, Winterruhe, Altern und Tod werden
durch chemische Signalstoffe, die sogenannten Phytohormone (griech. phyto = Pflanze) reguliert. Phytohormone können innerhalb der Pflanze überall
synthetisiert werden. Je nach Erfordernis wirken sie
entweder am Bildungsort oder werden zum Zielort
(Blätter, Blüten etc.) transportiert.
Statuseigenschaften
Heute kennt man mindestens acht verschiedene
Phytohormone. Einige neu entdeckte Substanzen
werden zudem als Phytohormone diskutiert. Um
den Status eines Phytohormons zu erhalten, muss
ein entdeckter Signalstoff bestimmte Bedingungen
erfüllen. Die erste wurde bereits genannt: Ein Phytomormon kommt in der gesamten Pflanze vor und
nicht nur in speziellen Organen, wie Wurzeln oder
Früchten. Darüberhinaus gibt es die klassischen Phytohormone nicht nur in einer Pflanze, sondern sie
sind im Pflanzenreich und oftmals auch bei Pilzen
weit verbreitet. Die dritte Eigenschaft ist: Die Wirkung von Phytohormonen ist vielfältig. Das heißt: Jedes einzelne Phytohormon ist in die unterschiedlichsten physiologischen Prozesse, wie Fruchtreife
oder Samenbildung involviert.
Wirkung im Zusammenspiel
Ein Hormon allein bewirkt meistens gar nichts; vielmehr entfalten sich die vielfältigen Wirkmechanismen der Phytohormone immer im Zusammenspiel
mit anderen Phytohormonen. Demnach können sich
die Pflanzenhormone in ihrer Wirkung hemmen
oder bestärken. Über die Mengenverhältnisse von
verschiedenen Hormonen können in der Pflanze unterschiedliche physiologische Prozesse gesteuert
werden. Darüberhinaus bildet jedes Phytohormon
durch Verbindung mit anderen Stoffen, wie Aminosäuren oder Zuckern Derivate (von lat. derivare =
ableiten, ein Abkömmling mit ähnlicher Struktur),
die, ebenso wie das Hormon selbst, bioaktiv sein
können.
Wirkungsweise
Als typischer Signalstoff wird ein Phytohormon von
seinem Rezeptor (von lat. recipere = aufnehmen,
empfangen) erkannt und gebunden. Ein Rezeptor
besteht aus einem oder mehreren Proteinen. Als
Empfänger von Signalen befindet er sich entweder
auf der Oberfläche von Zellen in der Zellmembran
oder innerhalb der Zelle. Der Rezeptor erkennt das
Signal und leitet es in die Zelle oder innerhalb der
Zelle weiter. Dort werden dann adäquate Reaktionen eingeleitet und die entsprechenden Gene aktiviert.
13
NEWSTICKER FORSCHUNG
Von Ambra zu Ambrox®
Das Geheimnis von Chanel und Davidoff
Die Chinesen hielten es für Drachenspucke, die sabbernde Meerechsen von sich geben, während sie in den
Felsen schlafen. Ägyptische Händler glaubten hingegen,
der Stoff wächst wie Pilze auf dem Meeresboden und
wird durch gelegentliche Stürme an Land gespült. Erst
mit dem Aufblühen der amerikanischen Walfangindustrie im 18. Jahrhundert konnte zweifelsfrei belegt werden, dass Ambra - jener geheimnisvolle Duftstoff aus
dem Meer - aus den Därmen von Pottwalen stammt.
Dabei schnöde von Walkot zu sprechen, wäre zu einfach. Ambra, eine wachsartige Masse, wird von Pottwalen nach mechanischer Verletzung ihres Darmes als antibiotischer Wundverschluss gebildet. Ins Meer gelangen
die bis zu 100 Kilo schweren Kotsteine durch Ausscheidung oder Tod des Tieres.Wegen seiner geringen Dichte schwimmt Ambra auf der Meeresoberfläche. Erst
hier verwandelt sich durch photochemischen Abbau
und Oxydation die dunkelgraue, nach Fäkalien riechende Masse in den hellgrauen hochgeschätzten Rohstoff
der Parfümindustrie. Der Prozess dauert Jahre bis Jahrzehnte.
Der olfaktorisch bedeutendste Inhaltsstoff in Ambra ist
(-)-Ambrox®. Er vereinigt, den Herstellern zufolge, den
Geruch nach feuchtem moosigem Waldboden mit einem starken Duft nach Tabak und balsamigem Sandelholz, gemischt
mit einer warmen animalischen Moschusnote. Schon in der
Antike war Ambra ein begehrter Duftstoff im arabischen Kulturraum. Ab dem 10. Jahrhundert wurde der gereifte Walkot im gesamten Mittelmeerraum und später dann in ganz Europa gehandelt. Ein Pfund Ambra wurde in Gold aufgewogen oder
im Wert von drei Sklaven bezahlt.
Pottwale sind heute durch das Washingtoner Artenschutzabkommen geschützt und die Duftstoffe werden
partialsynthetisch hergestellt. In geringen, jedoch nicht
ausreichenden Mengen findet man Ambrox® im Virginiatabak (Nicotiana tabacum), im Muskatellersalbei (Salvia
sclarea) sowie in der Zistrose (Cistus labdaniferus) und der
Trauerzypresse (Cupressus sempervirens). Die erste Partialsynthese von Ambrox® gelang 1950 aus dem Diterpen
Sclareol aus dem Muskatellersalbei. Durch Wasserdampfdestillation von 100 kg Blütenständen und Triebspitzen
erhielt man etwa 800 Gramm Muskatellersalbeiöl. Dieses
enthält je nach Anbaugebiet und klimatischen Bedingungen einen bestimmten Anteil an Sclareol. Heute gewinnt
man Sclareol mit einer ähnlichen Extraktion noch immer
aus dem Salbei. Die Weltjahresproduktion von Sclareol
beträgt, je nach Ausbeute, 50 bis 150 Tonnen. Alternativ
erfolgt die Herstellung von Ambrox® aus Z-Abienol, das
man aus dem Harz der kanadischen Balsamtanne (Abies
balsamea) gewinnt. Weitere Partial- und Totalsynthesen
wurden stetig entwickelt; ihre Anwendung im industriellen Großmaßstab scheitert jedoch an der zu geringen
Ausbeute. Eine Alternative könnte künftig die Gewinnung
von Z-Abienol als Ausgangsstoff für die Ambrox®-Synthese aus dem Tabak sein (Siehe S. 15).
Ambrox® ist der Grundstoff für Chanel No.5® und Davidoff
Cool Water®. Die Weltjahresproduktion des begehrten
Duftstoffes beträgt etwas mehr als 30 Tonnen. Ein Kilogramm Ambrox® kostet etwa 1000 Dollar.
Quelle: Schäfer, B. Ambrox®. Chemie in unserer
Zeit 2011, 45, S. 374-388.
14
PROJEKTE UND PUBLIKATIONEN
BIOSYNTHESE
Duftrohstoff in zwei Schritten
Die Biosynthese
von Z-Abienol,
einem Inhaltsstoff
des Virginischen
Tabaks (Nicotiana
tabacum) ist jetzt
vollständig aufgeklärt. Alain Tissier
und Romy Töpfer
publizierten ihre
biochemischen
und genetischen
Analysen zur Biosynthese von ZAbienol in verschiedenen Tabaksorten jüngst in der
Fachzeitschrift The Plant Journal. Die
Publikation, die in Kooperation mit
französischen und Schweizer Wissenschaftlern entstand, berichtet so um-
fassend über alle Aspekte der Abienolsynthese in N. tabacum, dass sie von
den Herausgebern der Zeitschrift zum
featured article mit Präsenz auf der Coverseite gekürt wurde.
Demnach wird Z-Abienol in zwei Syntheseschritten aus einem Produkt des
Primärstoffwechsels, dem Geranylgeranyldiphosphat (GGPP), und ausschließlich in den glandulären Trichomen des Virginischen Tabaks produziert. Auf sehr elegante Art und Weise
wurden die für die beiden Enzyme kodierenden Gene isoliert und charakterisiert. Im Anschluss ananlysierte man
157 verschiedene Tabaksorten auf das
Vorhandensein und die Funktionstüchtigkeit der beiden gefundenen Biosynthesegene von Z-Abienol. Ergebnis:
Alle untersuchten Sorten verfügen
über die Biosynthesegene, aber nur
50% der untersuchten Sorten sind in
der Lage Z-Abienol zu produzieren.
Biosynthese
der Hauptkomponenten von Diterpenen in den glandulären Trichomen von Tabak. Die Produktion von Z-Abienol erfolgt in zwei Syntheseschritten aus dem Ausgangsstoff Geranylgeranyldiphosphat (GGPP).
Die Ursache für das Fehlen des Abienols liegt in einer Mutation innerhalb
eines der beiden Synthesegene.
Der Grund für diese sehr umfassende
Studie ist ein anwendungsorientierter.
Z-Abienol, ein bicyclisches Diterpen,
gehört zu den labdan-artigen Verbindnungen. Diese wiederrum haben ihren
Namen vom Labdanum, ein duftendes Harz, das schon in der Antike aus
der mediterranen Zistrose gewonnen
wurde. Labdanartige Verbindungen
nutzt man zurzeit als Ausgangsstoff zur
Produktion von Ambrox® - einem
kostbaren Duftstoff, der sein Bouquet
in vielen bekannten Parfümen entfaltet
(Siehe S. 14). Z-Abienol könnte der
nächste potentielle Ausgangsstoff für
die Partialsynthese von Ambrox® sein.
Bisher stellt man Ambrox® hauptsächlich aus Sclareol her, einer labdanartigen Verbindung, die man aus dem
Muskateller Salbei (Salvia sclarea) gewinnt. Da Salbei sehr empfindlich auf
klimatische Veränderungen reagiert,
variiert die Ausbeute an Sclareol von
Jahr zu Jahr und bestimmt so die Preise auf dem Weltmarkt. Tabak ist robuster als Salbei und verfügt zudem
über eine größere Biomasse. Die Gewinnung eines Ambrox® - Rohstoffes
aus Tabakblättern wäre demnach
schwankungssicherer und effektiver.
Da Z-Abienol weniger als zehn Prozent der Trockenmasse eines Tabakblattes ausmacht, wäre es dennoch
wünschenswert, neue Sorten zu züchten, bei denen der Anteil des begehrten Rohstoffes erhöht ist. Das ist nur
mit der Kenntnis der Biosynthese und
dem Wissen um die genetischen Konstellationen der einzelnen Tabaksorten
möglich. Mit Kenntnis der Gene könnte man die Produktion des Z-Abienol
künftig auch in Bakterien oder Hefen
verlagern. Die biotechnologische Herstellung des Duftrohstoffes steht jetzt
im Fokus der weiteren Forschungsvorhaben am IPB.
15
NEWSTICKER FORSCHUNG & PERSONALIA
Projekte, Titel, Preise
LEIBNIZ-GEMEINSCHAFT
Wirkstoffforscher im Verbund
Unter Federführung unseres Geschäftsführenden
Direktors Professor Ludger Wessjohann wurde ein
neuer LeibnizForschungsverbund ins Leben gerufen. Der Leibniz- Forschungsverbund
für Wirkstoffe und -Biotechnologie
vereint Wissenschaftler aus 20 verschiedenen Leibniz-Instituten in ihrem Bestreben ihre Erkenntnisse aus
der Wirkstoffforschung zu bündeln
und gemeinsam zu neuen Ergebnissen
zu gelangen. Die Palette der Expertisen ist breit gefächert: Infektionsbiologen,Virologen und Tropenmediziner
werden für die nächsten fünf Jahre
gemeinsam mit Neurobiologen, Pharmakologen und Evolutionsforschern
bis hin zu Primatenforschern, Ernährungswissenschaftlern und Pflanzenforschern an einem Tisch sitzen. Erste
Themenbereiche sind bereits abgesteckt: Bei den künftigen Treffen der
Wirkstoffforscher soll es vorrangig
um Aspekte der Gesundheitsversorgung, der Ressourcenschonung, der
Sicherheit und Marktanalyse sowie
um Ernährung und gesundes Altern
gehen.
gefördert. Der Verbund bündelt die
Expertisen von Wissenschaftlern der
Martin-Luther-Universität (MLU), des
IPB und des Leibniz-Institutes für
Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK). Der SFB 648 ist einer von nur drei Sonderforschungsbereichen zur Pflanzenforschung und
der einzige, in dem die Interaktionen
zwischen Pflanzen und ihren Krankheitserregern untersucht werden. In
den ersten beiden Förderphasen, seit
2005, wurde er mit 12,7 Millionen
Euro finanziert. Allein in der zweiten
Förderphase konnten durch die verstärkte Zusammenarbeit aller Beteiligten über 50 Arbeiten publiziert
werden. „Das hat die Gutachter offenbar erneut von unserem Konzept
überzeugt“, sagt Sprecherin Professor
Ulla Bonas vom Institut für Genetik
der MLU. Das IPB ist mit drei Einzelprojekten am SFB 648 beteiligt. Mit
den Geldern werden jeweils zwei
Doktorandenstellen in den Arbeitsgruppen Induzierte Pathogenabwehr,
Zelluläre Signaltransduktion und Nährstoffperzeption finanziert.
PROFESSUR
Glückwunsch an Bettina Hause
AUSZEICHNUNG I
SONDERFORSCHUNGSBEREICH
7 Millionen Euro
für hallesche Pflanzenforscher
Der Sonderforschungsbereich (SFB)
648 Molekulare Mechanismen der Informationsverarbeitung in Pflanzen geht in
die dritte und letzte Förderphase und
wird für weitere vier Jahre mit insgesamt sieben Millionen Euro von der
Deutschen Forschungsgemeinschaft
16
der Naturwissenschaftlichen Fakultät I
der MLU. Damit wird Frau Hause für
ihr unermüdliches Engagement bei
der Ausbildung der hiesigen Studenten, Diplomanden und Doktoranden
geehrt.
Bettina Hause studierte und promovierte an der MLU in Halle. Nach einem dreijährigen Aufenthalt an der
Universität Wagenningen (Niederlande), ist sie seit 1994 als AG-Leiterin
am IPB beschäftigt. Ihre Forschungsprojekte drehten sich weitestgehend
um drei Gebiete: Jasmonate, Mykorrhiza und Zellbiologie.
In diesen Bereichen hat sie seit 1994
28 Bachelor-, Master- und Diplomarbeiten sowie neun Doktorarbeiten betreut. Dazu kommen zahlreiche Praktika zu zytologischen Nachweismethoden
(gemeinsam mit Gerd Hause) und zur
konfokalen Mikroskopie. Seit ihrer Habilitation im Jahr 2005 hält Bettina
Hause Vorlesungen in Zellbiochemie, sowie zu Themen der Analytischen, Angewandten und Allgemeinen Biochemie. Mit
diesen beachtlichen Leistungen und
mit ihren nicht minder beachtlichen
Forschungserfolgen trägt Frau Hause
in hohem Maße zur Strahlkraft des Instituts bei. Wir gratulieren herzlichst
und freuen uns mit ihr!
Bettina Hause erhielt am 30. August
2012 die Ernennungsurkunde für eine
außerplanmäßige Professur am Institut für Biochemie und Biotechnologie
Luther-Urkunde: Claudia Bobach
Ihre Dissertation
zum Thema Etablierung hormonaler Assays und Testung von
Extrakten, Naturstoffen und synthetischen
Verbindungen hat
Claudia Bobach mit summa cum laude
abgeschlossen. Dafür erhielt sie am 6.
Juli 2012 die Luther-Urkunde der halleschen Universität. Diese Leistung ist
Mit ihrer Expertise in mikroskopischen Verfahren sorgt Bettina Hause dafür, dass unsere
Wissenschaftler sich ein Bild machen. Hier:
Markierung von Mikrotubuli (grün) zur Darstellung von Zellteilungen in einer Wurzelspitze
an sich schon beeindruckend. Noch
bemerkenswerter und als außergewöhnlich einzustufen ist jedoch der
Fakt, dass Claudia Bobach zum Zeitpunkt ihrer Promotionsverteidigung
im April 2011 bereits Mutter von drei
Kindern im Alter von 1, 3 und 11 Jahren war. Nach ihrem Studium der
Pharmazie mit anschließender Approbation zur Apothekerin begann sie ihre
Doktorarbeit an der Abteilung Naturund Wirkstoffchemie. 2008 beendete
sie ihre aktive Arbeitsphase am IPB
und bekam ihr 2. Kind. Bereits im Februar 2009 begann sie bei der Firma
Ontochem als Pharmazeutin in Teilzeit
zu arbeiten. Hier entwickelt sie noch
heute Software zur Datenanalyse von
Wirkstoffen. 2010 kam ihr 3. Kind zur
Welt. Ihre Dissertation hat sie, so
scheint es, wie nebenbei geschrieben.
Ein Abschluss mit Bestnote unter diesen Umständen erfordert Mut, Ausdauer, Leistungsbereitschaft und Organisationstalent. Wir gratulieren voller
Hochachtung und wünschen Frau Bobach auch in der Zukunft maximale Erfolge auf allen Ebenen!
3D-Modell des Surfactantproteins SP-G
mit α−Helices in blau, β-Faltblattstrukturen in
rot sowie Zufallsschleifen in grün bzw. cyan.
manifestiert sich aufgrund einer gestörten Zusammensetzung des Tränenfilms. Die Ursachen sind vielfältig;
man schätzt, dass etwa 12 Millionen
Menschen in Deutschland am Trockenen Auge leiden. Felix Rausch, Doktorand der AG Computerchemie (Abt.
NWC) hat mit seinen 3D-Modellen
von zwei Surfactant-Proteinen (SP-G
und -H), deren Funktion bisher unbekannt war, einen Beitrag zum besseren
Verständnis der Augenkrankheit gelieAUSZEICHNUNG II
fert. Mithilfe von Molküldynamiksimulationen konnte er zeigen, dass diese
Sicca-Preis für Felix Rausch
Proteine in der Lage sind, mit Lipiden
Für seine Arbeiten
zu interagieren. Daher spielen sie
an oberflächenaktiwahrscheinlich eine Rolle bei der Staven Proteinen des
bilisierung des schützenden LipidfilAuges (Surfactants)
mes, der die Verdunstung der Tränenerhielt Felix Rausch
flüssigkeit und damit eine Austrockden Dr. Gerhardnung der Augenoberfläche verhindert.
Mann-SICCA-ForDer Befund zum Surfactantprotein G
schungspreis. Der Preis der Deutschen wurde jüngst bei PLOS ONE online puOphthalmologischen Gesellschaft ist
bliziert. Eine weitere Publikation zum
insgesamt mit 20.000 Euro dotiert und SP-H ist in Vorbereitung.
wird vornehmlich an junge WissenMit gezielten Punktmutationen könnte
schaftler für herausragende Forman künftig die Stabilität der Surschungsarbeiten zum sogenannten Sic- factantproteine erhöhen sowie deren
ca-Syndrom vergeben.
Wechselwirkung mit den Lipiden des
Dieses Syndrom des Trockenen Auges Tränenfilms verbessern. Die Wirksam-
keit der Mutationen soll zunächst in silico am virtuellen 3D-Modell der Proteine getestet werden. Diese Simulationen und die entsprechenden Vorhersagen werden nach aller Voraussicht die Doktorarbeit von Felix
Rausch komplettieren. Zunächst aber
freut er sich über 1500 Euro Preisgeld,
die ihm zur freien Verfügung stehen.
Was er sich davon kaufen wird, ist
noch nicht sicher. „Ein neuer Laptop
wäre toll“, meint der Jungdoktorand.
Dann würde er vielleicht mit seiner
Doktorarbeit noch schneller vorankommen. Wir sind überzeugt, er
schafft das auch ganz ohne weiteres
Equipment und wünschen ihm für all
seine Projekte den maximalen Durchblick!
AUSZEICHNUNG III
Posterpreis für Antje Hellmuth
Für ihr Poster zur
funktionellen Charakterisierung von
Auxin-Korezeptoren erhielt Antje
Hellmuth den Best
Poster Award auf
der diesjährigen Black Forest Retreat
2012 on Plant Molecular Science. Die
Studententagung im Schwarzwald findet jährlich eine kleine Anhängerschaft
von etwa 50 Doktoranden und Postdocs aus ganz Deutschland. Ein intensiver Austausch zwischen allen Beteiligten ist in diesem familiärem Rahmen
besonders gut möglich. „Für mich war
das eine gute Gelegenheit, mit dem
Poster meine Arbeit einem fremden
Publikum vorzustellen und ein Feedback zu bekommen“, sagt die Doktorandin der Abteilung Molekulare Signalverarbeitung. Dass dieses Feedback
so positiv ausfiel, ist ein schöner Erfolg
für Frau Hellmuth.
17
PERSONALIA
Zwei erfolgreiche Teams:
Hervorragend betreut wurde Julia Christke (linkes Bild, rechts) von ihrer Ausbilderin Martina Lerbs. Auch unsere Gärtnerazubis Aileen Jedemann und Alexander Bergter
(rechtes Bild, Mitte) erlangten ihren Abschluss unter den Fittichen von Christian Müller (links) und Thomas Franz.
ABSCHLÜSSE
Azubis haben ausgelernt
Glückwunsch an unsere Azubis!
Vorzeitig und mit hervorragendem Ergebnis hat Julia Christke ihre Ausbildung zur Chemielaborantin abge-
schlossen. Ihre ersten Berufserfahrungen kann die junge Dame gleich am
IPB sammeln: Sie ist bis zum nächsten
Sommer in der Abteilung Natur- und
Wirkstoffchemie angestellt.
Ebenso erfolgreich waren unsere
Auszubildenden zum Gärtner für
Zierpflanzenbau. Aileen Jedemann und
Alexander Bergter beendeten ihre
Ausbildung im Sommer und sind seitdem in der Außengärtnerei bzw. in
den Innengewächshäusern tätig. Wir
gratulieren ihnen und ihren Ausbildern zu diesem Erfolg.
Neue Mitarbeiter am IPB
In der 2. Jahreshälfte hat das IPB einen enormen Zuwachs an neuen Mitarbeitern zu verzeichnen. Wir heißen hiermit herzlich willkommen:
Tino Körner ist seit
dem 1. Juli Leiter der
Arbeitsgruppe Geräteservice und IT. In
dieser Funktion wird
er ein neues Energiekonzept für’s IPB erstellen (Siehe Seite
23).
Seit Juli gibt es eine neue Arbeitsgruppe in der Abteilung
Stoffwechsel- und Zellbiologie. Der Leiter der Arbeitsgruppe Synthetische Biologie
ist Dr. Sylvestre Marillonnet.
Der gebürtige Franzose
wechselte von der Icon Genetics GmbH ans IPB.
Stefanie Finsterbusch und Dr. Goran Kaluderovic
sind seit dem 1. Juli
als Persönliche
Wissenschaftliche
Assistenten von
Prof. Ludger Wessjohann angestellt.
18
Als Koordinator für
die externe
Evaluierung
2013 wurde Prof.
Claus Wasternack
eingestellt.
Christin Wenke und Nils
Mosch haben
im September
ihre Ausbildung zum
Gärter für
Zierpflanzenbau begonnen.
Seit dem 1. August
ist Christoph Kupiec
Leiter der Arbeitsgruppe Information
und Dokumentation.
Er wird sich mit
neuen Lösungen für
unsere Datenbanken
befassen.
Alfredo Rodriguez Puentes
ist seit August
Doktorand
der AG Synthese (Abt.
Natur- und
Wirkstoffchemie.
Ramona Grützner arbeitet
seit September
als Laborantin
in der AG Synthetische Biologie (Abt. Stoffwechsel- und
Zellbiologie)
Felix Ölke
komplettiert seit
August
unsere
Riege der
Betriebshandwerker.
Neue Sprecher und Jubiläumsmitarbeiter
DOKTORANDEN
Neue Sprecher treten an
Carolin Bernholz (Abt. Stoffwechselund Zellbiologie), Anne Finck (Abt.
Natur- und Wirkstoffchemie), Dinesh
Dhurvas Chandrasekaran (Abt. Molekulare Signalverarbeitung) und Frederik Faden (Abt. Stress- und Entwicklungsbiologie) sind die neuen Doktorandensprecher des IPB. Für ihre
Amtsperiode von einem Jahr haben
sich die vier Jungforscher viel vorgenommen: Zurzeit haben sie gerade
eine Bestandsaufnahme der Arbeitssituation aller Doktoranden am Institut
gemacht. Der dafür entworfene Fragebogen über Ausbildung, Betreuung,
Seminare und vieles mehr ist bereits
ausgewertet und dem Wissenschaftlichen Institutsrat vorgestellt worden.
Darüberhinaus kümmert sich der
Doktorandenrat um einen Deutschkurs für Ausländer am Institut. Ende
Mai 2013 ist erneut die Plant Science
Student Conference (PSSC) geplant.
Diese wird unter Federführung der
neuen Sprecher am Institut organisiert und ausgerichtet werden. „Das
ist viel Arbeit“, bekennen die Sprecher. „Aber wir werden wie in jedem
Jahr viele Helfer aus den eigenen Reihen rekrutieren können.“ Na dann!
sich seither, auch als zeitweiliger Leiter der AG Gebäude und Liegenschaften (2002-2010) um die Wartung aller Lüftungs-, Heizungs- und Sanitäranlagen im Haus. Auch die BrauchDIENSTJUBILÄUM
wasseranlage für die Außengärtnerei
steht unter seiner Verantwortung.
Michael Kräge ist 25 Jahre am IPB Der Brunnen hinter der Eissporthalle
Als Schlosser für Heizung, Sanitär und versorgt das Institut von Frühjahr bis
Lüftung kommt man wahrscheinlich
Herbst mit Wasser aus einer natürliüberallhin. Deshalb kennt wohl kein
chen Quelle. Im Winter werden die
Mensch am Institut all unsere RäumPumpen abgeschaltet und gewartet.
lichkeiten vom Keller bis zum DachAls Kenner der entferntesten Winkel
boden so genau wie Michael Kräge.
schlägt Michael Kräge sich seit einiger
Denn überall wo Rohre klemmen
Zeit mit unseren Hausmardern heoder tropfen, ist unser Betriebshand- rum, die im Dachgeschoss der Abteiwerker sofort vor Ort. Und das seit
lung Stress- und Entwicklungsbiologie
25 Jahren. Angefangen hat er im Mai
großen Schaden anrichten (Siehe S.
1987, damals noch in der Verwal26). Bisher hat er noch kein Patentretungs- Dienstleistungseinrichtung
zept für die Bekämpfung der agilen
(VDE) für die beiden hier ansässigen
Tiere gefunden. Aber es bleiben ihm
Akademieinstitute für Biochemie der ja noch 16 Jahre bis zur Rente - vielPflanzen (heute IPB) und für Elektro- leicht findet er bis dahin ja das ultimanenmikroskopie und Festkörperphytive Mardervertreibungsmittel. Wir
sik (heute Max-Planck-Institut für Mi- wünschen ihm jedenfalls auch weiterkrostrukturphysik). Nach der Wende hin viele Herausforderungen und
wurde er übernommen und kümmert spannende Aufgaben am Institut.
Wir wünschen den Neugewählten
viel Erfolg und eine glänzende Amtszeit!
Michael Kräge
im Bild vorne links im Kreise seiner Kollegen der AG Gebäude und Liegenschaften. Neben ihm: AG-Leiterin Heike Böhm,
Klaus-Peter Schneider und Catrin Timpel (v.l.n.r.), sowie Carsten Koth und Eberhard Warkus in der zweiten Reihe.
19
EVENTS
Tagungen, Feste und Veranstaltungen
DOKTORANDENTAGUNG
Treffen der Naturstoffchemiker
Zweimal im Jahr findet für unseren
Nachwuchs der Naturstoffchemiker
ein Doktorandenworkshop statt.
Der soll den Studenten die Gelegenheit geben, sich mit Kollegen anderer Forschungsinsitute auszutauschen sowie die Vortragskunst zu
üben. Geboren aus dem Fränkischen
Naturstofftreffen hat sich der Doktorandenworkshop mit dem Titel Naturstoffe: Chemie, Biologie und Ökologie
inzwischen zu einem fruchtbaren Forum mit fast internationalem Charakter ausgeweitet. Initiiert wurde
die Tagung erstmals 1991 von Professor Gerhard Bringmann, ein rühriger
Naturstoffchemiker der Universität
Würzburg. Die Teilnehmer - etwa
150 Personen pro Treffen - kommen
aus Würzburg, Jena, Leipzig, Bayreuth, Wien, Bonn und natürlich aus
Halle. Die Gastgeber wechseln alternierend. In diesem Jahr übernahm
das IPB die Ausrichtung und Gastgeberschaft des 43. Chemikertreffens.
Das fand am 27. April statt, dauerte
einen ganzen Tag lang und war gut
gefüllt mit Vorträgen aller Coleur zu
Isolierung, Strukturaufklärung, Synthese und Charakterisierung von
Naturstoffen. Das Herbsttreffen ist
inzwischen auch schon vorbei. Es
fand am 26. Oktober am MaxPlanck-Institut für Chemische Ökologie in Jena statt.
KUNST AM IPB
Naumburger Arzt
zeigt Fassaden der Seele
Großen Anklang bei allen Mitarbeitern und Gästen fand die Ausstellung
Fassaden der Seele von Thomas Burkhardt. Die Bilder des Naumburger
Künstlers veredelten von Anfang Mai
bis Ende Oktober unsere Flure und
Foyers. Als Ausdruck eines explosiven Arbeitseifers überraschten sie al-
20
Versailler Traum
Öl auf Leinwand von Thomas Burkhard
lesamt durch Stil und Inhalt. Während seine Städte- und Landschaftsfassaden fast im milden sfumato der
alten Meister erstrahlten, trat er uns
in seinen Seelenbildern viel drastischer entgegen: Schrill, bunt, schräg
und laut portraitierte er die Menschen unserer Zeit, umgeben von
Technik, Terminen und Freizeitstress.
Dünnhäutig und gläsern wird hier die
Fassade und gibt die Sicht frei auf
Ängste und Wünsche, die der Naumburger Arzt in kräftigen Farben einfängt. Die Ideen zu diesen Themen
bezieht er aus dem direkten Kontakt
zu seinen Patienten. Eins jedoch steht
fest: Thomas Burkhardt ist nicht nur
Arzt, sondern ein Künstler mit Leidenschaft, der sein Handwerk versteht und seine Ideen meisterhaft
umsetzen kann. Diese außergewöhnliche Kombination an Kenntnissen
überzeugte auch die lokale Presse,
die seine Ausstellung in mehreren
Artikeln wohlwollend würdigte.
WISSENSSCHAFTSCAMPUS
Feierliche Eröffnung in Halle
Mit einer Festveranstaltung im Leibniz-Institut für Agrarentwicklung in
Mittel- und Osteuropa (IAMO) wurde am 8. Juni 2012 der WissenschaftsCampus Pflanzenbasierte Bioökonomie (WCH) eröffnet. Neben
den Grußworten des Ministeriums
für Wissenschaft und Wirtschaft, der
Leibniz-Gemeinschaft und der Martin-Luther-Universität, erwartete die
geladenen Gäste aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik ein vielfältiges
Vortragsprogramm über geplante
Projekte des WissenschaftsCampus.
Die Themen rangierten von global bis
lokal, von den Zukunftsvisionen des
WCH bis hin zur Vorstellung der ersten Einzelprojekte zu Proteinabbau
und Verbraucherakzeptanz. So bot
die Eröffnungsfeier eine gute Gelegenheit, die strategischen Ziele und
Pläne, aber auch die Partner und Pro-
Mit Pauken und Trompeten feierten wir unser 20-jähriges Jubiläum. Hier mit dem Rolling Mill Orchestra unter Leitung von Dieter Strack (4. von vorn).
jekte des Kooperationsverbundes
kennenzulernen.
LEIBNIZ-GEMEINSCHAFT
Science Meets Parliament
Unter dem neuen
Namen Leibniz im
Bundestag organisierte die LeibnizGemeinschaft am
12. und 13. Juni ein
Treffen zwischen
Wissenschaftlern und Politikern. Eigentlich waren es viele Treffen, denn
die Politiker konnten über ausgewählte Themen mit einzelnen Forschern
diskutieren. Über 100 Themenvorschläge kamen aus den Instituten der
Leibniz-Gemeinschaft. Etwa 80 Bundestagsabgeordnete aus allen Fraktionen nahmen das Angebot wahr und
vereinbarten über 130 Termine mit
Leibniz-Wissenschaftlern aller Forschungsrichtungen. Für das IPB fuhr
Nico Dissmeyer nach Berlin und diskutierte vor Ort im Bundestag über
die neuesten Methoden der Grünen
Gentechnik und ihre Rolle in der
Grundlagenforschung.
ein erlesenes Zusatzprogramm aus
Führungen, Chromatografie und Proteinmodeling am Stand sowie einen
Vortrag zur facettenreichen Welt der
Carotinoide. Dank vieler engagierter
Helfer war die Lange Nacht der Wissenschaft eine gelungene Veranstaltung
mit großer Öffentlichkeitswirkung.
INSTITUTSJUBILÄUM
Festkolloquium am IPB
In fröhlicher Atmosphäre und gelöster
Stimmung haben die Mitarbeiter des
IPB das 20-jährige Jubiläum der Neugründung des Instituts begangen. Mit
der Festveranstaltung am 14. September feierten wir gleichzeitig den 80. Geburtstag unseres Gründungsdirektors
Professor Benno Parthier, der die Geschicke des Instituts sehr souverän in
das neue Wissenschaftssystem der
Bundesrepublik steuerte. Hocherfreut
waren wir über unsere Ehrengäste Professor Jörg Hacker, Präsident der Nationalen Akademie der Wissenschaften,
Leopoldina, und Professor Karl-Ulrich
Mayer, Präsident der Leibniz-Gemeinschaft. Neben weiteren Partnern aus
Wirtschaft und Wissenschaft, Politikern
und Zuwendungsgebern waren auch
unsere ehemaligen Mitarbeiter/innen
zur Festveranstaltung eingeladen. Nach
mehreren Grußworten und einem hervorragendem Festvortrag von Professor Gershenzon (MPI für Chemische
Ökologie), trafen sich alle Mitarbeiter
und Gäste zum IPB-Sommerfest. Das
wurde - ganz im Sinne eines Jubelfestes
- mit Pauken und Trompeten begangen:
Es spielte das Rolling Mill Orchestra unter der Leitung unseres ehemaligen
Geschäftsführenden Direktors Dieter
Strack. Die Feier fiel zur größten Zufriedenheit aller Gäste aus und dauerte
bis tief in die Nacht. Man tut das ja nur
alle Jubeljahre.
Volles Programm
zur Langen Nacht
der Wissenschaft. Die
Betreuer der Kinderstände hatten alle
Hände voll zu tun,
den invasionsartigen
Überfällen der wissbegierigen Nachwuchswissenschaftler
gerecht zu werden.
WISSENSCHAFTSNACHT IN HALLE
Grandioser Erfolg für’s IPB
So viel Resonanz war noch nie. Am 6.
Juli fand in Halle die 11. Lange Nacht
der Wissenschaften statt. Das IPB war
mit 1600 Gästen zum Bersten voll. Das
Kinderprogramm zog wie immer auch
die Gäste der letzten Jahre an. Dazu
kamen die begeisterten Erstbesucher.
Für Erwachsene gab es in diesem Jahr
21
EVENTS & DIVERSES
Höhepunkte im Herbst und Winter
BESUCHE AUS DER POLITIK
CDU-Fraktion des Landtages
Der WissenschaftsCampus erregt in
zunehmendem Maße das Interesse
von Politikern. Am 7. September besuchten uns die Mitglieder der CDULandtagsfraktion von Sachsen-Anhalt.
Es trieb sie die Neugier auf das, was
der Campus leisten kann. Nach einem
gehaltvollen Vortrag von Dr. Nico
Dissmeyer, Juniorgruppenleiter des
WCH, diskutierte man eifrig über die
anstehenden Probleme von Klimawandel und Ressourcenknappheit sowie über potentielle Lösungsansätze,
die die Forschung bieten kann.
EU-Kommissare
besichtigen das Institut
Auch auf internationaler Ebene steht
das Thema Bioökonomie zurzeit im
Fokus der länderübergreifenden
Handlungsbereitschaft. Am 10. Oktober besuchte eine EU-Delegation mit
Vertretern aus Deutschland, Frankreich und den Niederlanden das Institut. Die Kommissare aus Brüssel kamen im Rahmen einer Deutschlandreise, um die Forschungsstätten im
Chemie- und Agrarsektor, vor allem
in der mitteldeutschen Region, näher
kennenzulernen. Eine Station ihrer
Reise war auch das IPB, das unsere
Gäste besonders mit seinen Phytokammern, aber auch mit den vorgestellten Forschungsprojekten beeindruckte. Organisiert wurde die Veranstaltung vom stellvertretenden Vorsitzenden unseres Stiftungsrates Dr.
Henk van Liempt. Er ist Leiter des Referats Bioökonomie im Bundesministerium für Bildung und Forschung. Im
Rahmen der nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030 wurden
und werden für die Jahre 2010 bis
2016 etwa 2,4 Millarden Euro für die
Forschung zur Umsetzung einer wissensbasierten Bioökonomie zur Verfügung gestellt.
DOKTORANDENFEIERN
Halloweenparty
Wie in jedem Jahr, so auch in 2012,
hat unser wissenschaftliches Jungvolk
sich selbst organisiert und eine dunkelbunte Halloweenparty veranstaltet.
Das schaurige Treiben fand am 9. November am IPB statt. Unsere Doktoranden erschienen in Kostümen von
Daniel Penselin mimt den grusligen Clown
zur Halloweenparty.
gruslig bis schräg und verzehrten
Speisen, die eher phantasie- denn appetitanregend aussahen. Die handgemachten Köstlichkeiten bestachen
zum Teil durch täuschende Ähnlichkeit
mit echten Körperteilen. Es soll aber
alles sehr gut geschmeckt haben.
Diwali
Eher hell ging es hingegen beim diesjährigen Lichterfest zu. Das könnte
bald zur Tradition werden: Erneut haben die indischen Mitbürger unserer
Stadt gemeinsam mit ihren Kollegen
und Freunden deutscher und anderer Nationalitäten ihr Lichterfest Di-
Besichtigung der Gewächshäuser zu abendlicher Stunde
Prof. Dierk Scheel (vorne rechts), Leiter der Abteilung Stress- und Entwicklungsbiologie, im Gespräch mit Politikern aus Brüssel. Die EU-Delegation wurde geleitet von
Dr. Henk van Liempt (vorne links).
22
wali am IPB gefeiert. Das kulturelle
Event, garniert mit Tänzen, Spielen
und exotischen Speisen wurde von
unseren indischen Studenten unter
Federführung von Dinesh Dhurvas
Chandrasekaran (Abt. Molekulare Signalverarbeitung) organisiert. Über
120 Personen nahmen daran teil.
Stattgefunden hat es am 17. November 2012. Da war es dunkel genug,
um alle Lichter und auch die Gesichter erstrahlen zu lassen.
ALUMNIS
von Andrea Porzel und den Mitarbeitern der Abteilung Natur- und WirkWeihnachtsfeier für die Rentner stoffchemie organisiert und ausgerichJahresendstimmung und Weihnachtsfei- tet. Es erfreut sich bei unseren Rentern allerorten! Während die Abteilunnern großer Beliebtheit, was sich in stegen am IPB das jährliche Krippenfest
tig hohen Besucherzahlen und großer
separat zelebrieren, richten wir für un- Dankbarkeit wiederspiegelt. Höhesere Alumnis stets eine zentrale Weihpunkt in diesem Jahr war der Reisevornachtsfeier aus. Diese trafen sich pünkt- trag von Dieter Gross. Er berichtete,
lich zum Nikolaustag, am 6. Dezember
reich bebildert mit Powerpoint, von seiin gemütlicher Runde zu Kaffee und
nen Abenteuern in Namibia, die er im
Stollen. Das Fest wird seit vielen Jahren letzten Sommer erlebte.
Diverses
EVALUIERUNG
Positive Bewertung durch den
Wissenschaftlichen Beirat
Wie eine Generalprobe für die externe Evaluierung durch den Senat der
Leibniz-Gemeinschaft im Juli 2013
war für unsere Mitarbeiter die interne Begehung durch unseren Wissenschaftlichen Beirat im September
2012. Diese haben wir gut überstanden. Generell lobte der Beirat unter
Federführung seiner Vorsitzenden
Professor Sabine Flitsch die außergewöhnlich positive Entwicklung des
IPB und die exzellenten Forschungsprojekte am Institut. Darüber hinaus
gab es sehr konstruktive und hilfreiche Kritiken zur Erarbeitung eines
Strategiekonzeptes, welches das Alleinstellungsmerkmal das Instituts
noch deutlicher herausstellt. Wir
möchten auf diesem Wege allen Mitgliedern unseres Wissenschaftlichen
Beirats noch einmal herzlich danken
für die Gedanken, die sie sich gemacht haben, für ihre Beurteilung des
Instituts aus der Distanz und für die
vielen hilfreichen Ratschläge und
Kommentare.
ENERGIE
Stromsparen leicht gemacht?
Zur Reduzierung
unserer hohen
Energiekosten hat
unser neuer Leiter der AG Geräteservice und IT,
Tino Körner, ein
Energiekonzept entworfen, mit dem
es künftig gelingen sollte, unseren
Stromverbrauch und damit auch die
Kosten zu senken. Bedingt durch die
Inbetriebnahme unserer neuen Phytokammern ab 2011 aber auch durch
die Einführung des Gesetzes für den
Vorrang erneuerbarer Energien (EEG)
hat sich unser Stromverbrauch in den
letzten beiden Jahren um etwa 20 %
erhöht. Die Kosten stiegen um etwa
30 % und werden sich in den kommenden zwei Jahren voraussichtlich
noch einmal um 30 % erhöhen. Eine
Einsparung der Kosten wird nicht
ganz einfach werden, denn erste Messungen ergaben, dass wir eine sehr
hohe Grundlast von etwa vier Fünfteln des Gesamtverbrauchs haben.
Gewächshäuser
und Phytokammern
sind für unsere Forschung unerlässlich,
verbrauchen aber
viel Strom.
23
DIVERSES
Von Chemikalienbörse bis IPB-Formel
Dennoch besteht an Grund-, Prozess- und Spitzenlast noch Einsparpotential, z.B. durch Sensibilisierung der
Mitarbeiter (Prozesslast) oder durch
die Optimierung von Regelparametern und Auslastung von Phytokammern, Gewächshauskammern und
Pflanzenwuchsschränken (Grundlast).
Da man aber nur managen kann, was
man zuvor gemessen hat, sollen zunächst die Stromverbräuche auf der
Ebene von Maschinen und Geräten
bestimmt und in Hauptverbraucher
(z.B. Kältemaschinen), Mittlere Verbaucher (z.B. Gewächshausbeleuchtung) und Kleinverbraucher (z.B. Laborgeräte, Bürobeleuchtung) eingeteilt werden. Auch eine Messung der
Vebrauchsparameter in Organisationseinheiten wie AGs oder Abteilungen sowie das Festlegen von abteilungsintern verantwortlichen Energiemanagern könnten in Zukunft hilfreich sein, um Einsparpotentiale zu
erkennen. Strategisch gesehen sollen
so unsere Energiekosten zunächst auf
heutigem Niveau stabilisiert werden.
Über den Einsatz von regenerativen
Energien wie Fotovoltaik oder KraftWärme-Kopplungen könnte man
dann versuchen, die Kosten nachhaltig
zu senken.
CHEMIKALIENBÖRSE
Mehr Platz für Kleinchemikalien
Unsere Börse für
Chemikalien wird
zu eng. Über
5000 Substanzen,
abgefüllt in kleinen Behältnissen
bis etwa 100 Milliliter, die sogenannten Kleinstgebinde, werden zurzeit am Institut vorrangig für chemische Experimente
genutzt. Über 3000 von ihnen stehen
24
in einem dafür vorgesehenen Raum der Chemikalienbörse; der Rest ist
auf verschiedene Laborarbeitsplätze
verteilt.
Damit der Überblick nicht verloren
geht, gibt es am Institut eine Datenbank: Das Kleine-Instituts-Chemikalien-Kataster-System, KICKS. Das
Programm wurde vor einigen Jahren
von Frank Broda, Systemadministrator der Abteilung Natur- und Wirkstoffchemie entwickelt. Es dient nicht
nur dem Erfassen unserer Chemikalienbestände, sondern auch der Dokumentation ihres aktuellen Aufenthaltsortes innerhalb oder außerhalb
der Börse. Alle Gebinde sind dafür
mit einem Barcode versehen und
dieser ist verknüpft mit der Datenbank. Jeder KICKS-kundige Mitarbeiter meldet sich mit seiner Barcodekarte an, registriert das von ihm benutzte oder neu angeschaffte Gebinde auf seinen Namen und den entsprechenden Laborplatz. Die Vorteile
liegen auf der Hand: Nach exotischen
Verbindungen muss man erstens
nicht lange suchen und man kann sie
zweitens abteilungsübergreifend nutzen. Oftmals wird die bestellte Mindestmenge an Chemikalien nicht verbraucht; durch die genaue Registrierung der Bestände kann das, was übrigbleibt, von anderen Mitarbeitern
genutzt und muss nicht neu erworben werden. Zudem dürfen an den
Laborarbeitsplätzen Chemikalien nur
in begrenzter Menge gelagert werden. Nach Beendigung des entsprechenden Versuchs werden die
Kleinstgebinde in der Regel wieder in
der Börse gelagert. Diese hat jedoch
mit 16 Quadratmetern ihr maximales
Fassungsvermögen von 50 Kilogramm Chemikalien erreicht. Sie
wird deshalb bei laufendem Betrieb
bis spätestens Ende 2013 um etwa
30 Quadratmeter erweitert werden.
Frank Broda feilt indes an der Erweiterung der Datenbank. Alle am Institut produzierten Substanzen lagern
real in einer Substanzbibliothek im
Keller und sind derzeit in einer
chemfinder-basierten Datenbank registriert. Diese Datenbank mit häufig
noch unbekannten Stoffen will Frank
Broda jetzt ins KICKS-System integrieren. In das neue Programm sollen
viele Zusatzdaten über die noch unvollständig analysierten Substanzen
eingespeist werden. So könnten Informationen über Struktur und Reinheitsgrad, das letzte Lösungsmittel
und auch die Organismen, aus dem
die Stoffe isoliert wurden, künftig erfasst und vom Experimentator entsprechend zu Rate gezogen werden.
Zudem arbeitet Frank Broda gerade
an der Programmierung eines hauseigenen QuickResponse-Codes. Mit
diesem Barcode in 2D könnten alle
relevanten Substanzinformationen
bequem über das Handy abgerufen
werden. „Das Ganze ließe sich sogar
auf Biomaterial erweitern“, meint der
promovierte Biochemiker. Pflanzen,
Arten, Sorten, Stämme, Zellkulturen all das könnte dann mit KICKS erfasst werden. Nur der Name KICKS
wäre dann nicht mehr ganz passend
und müsste entsprechend verändert
werden.
Einen QR-Code
für unsere Internetseiten hat Frank Broda bereits entworfen.
IPB, das neue Reagenz unserer Chemiker, steht für
4-Isocyanopermethylbutan-1,1,3-triol.
Weihnachtsmänner,
Windlichter und
Knobelspiele präsentierte Hans-Günter
König aus seiner
hauseigenen Drechselwerkstatt.
ES WEIHNACHTELT
Von konservativ...
Weihnachten muss man sich verdienen. Erst nachdem man erfolgreich
an allen Vorspielen, Krippenspielen
und Nachspielen, sowie an sonstigen
Abteilungsweihnachtsfeiern, Weihnachtsmarktbesuchen und Expresseinkäufen teilgenommen hat, kann
man sich beruhigt zurückziehen, um
Lichterglanz und Glühweingeist in
sich einziehen zu lassen. Um uns die
Rennerei nach den Geschenken zu
erleichtern hat unser institutsbekannter Drechselexperte Hans-Günter König uns den Weg in die Stadt
erspart. Am 6. Dezember kam der
ehemalige Leiter der AG Geräteservice und IT zu uns ins Institut, um
uns seine wunderbaren Weihnachtsdrechseleien anzubieten. Der Plan
ging auf: Schon nach kurzer Zeit hatten alle Figürchen den Besitzer gewechselt und auf beiden Seiten des
Handels herrschte freudige Glückseligkeit.
...bis alternativ
Einen alternativen Weihnachtsbaum zu
unserem großen, der jährlich von unseren Gärtnern, allen Mitarbeitern zur
Freude, im Foyer aufgestellt wird, haben die Doktoranden der Abteilung
Stoffwechsel- und Zellbiologie ge-
schaffen. Möglicherweise stammt der
ungewöhnliche Kreativitätsschub unserer Jungforscher ja von ihrer regelmäßigen Abreaktion an unserem
Tischkicker, der seit kurzer Zeit im
Foyer steht und rege genutzt wird.
Wenn dem so ist, dann dürfen wir in
diesem Jahr Großes erwarten. Wir rufen also schon jetzt einen Weihnachtsbaum-Contest aus. Als Preis gibt es
eine Engelsfigur von Herrn König.
NEUES REAGENZ
IPB-Stoff für den Eintopf
IPB heißt das neue Reagenz, das unsere Chemiker entwickelt haben. Die
Abkürzung steht für 4-Isocyanopermethylbutan-1,1,3-triol. Die Substanz
gehört zur Gruppe der konvertierbaren Isonitrile. Sie kann Carbonsäuregruppen (-COOH) oder auch Amide
und Ester in andere Moleküle einführen. Damit kann IPB bei den sogannten Eintopf- oder Multikomponentenreaktionen für den Zusammenbau
von komplexen Molekülen genutzt
werden. Das neue Reagenz ist leichter und billiger herzustellen als bisherige Substanzen dieses Typs. Es ist
stabiler, besser lösbar und reaktiver
als sein Vorgängermolekül. Am IPB
wird IPB für die Synthesen von Naturstoffen und modifizierten Peptiden (kleine Eiweiße) eingesetzt.
25
Begrüßungswimpel
für die Spechte am
Haus E
Zuallerletzt
IPB-Tiergeschichten
Während wir Füchse, die sich an unserer Abluft wärmen, gerne sehen oder zumindest tolerieren, sind uns andere Wildtiere eher weniger willkommen. Bei der Vertreibung unseres Buntspechtes gehen wir inzwischen in die zweite Runde. Auch gegen
die uns heimsuchenden Marder haben wir bisher noch kein wirksames Mittel gefunden, sie von unseren Dachböden zu verbannen.
Spechtalarm an vielen Fassaden
Bevor er sich hier niederlässt, klopft er wenigstens höflich
an. Er trägt einen roten Bauhelm und ist ansonsten unauffällig
wie ein Buntspecht gekleidet. Vom Haus A hat sich Meister
Specht vorerst vertreiben lassen. Seine neue Postadresse lautete zwischenzeitlich Haus E2, Ost und Südseite, natürlich
oberste Lage, wegen der guten Aussicht. Nachdem wir ihn
dort mit einer Wimpelkette begrüßten, zog er noch zweimal
um: ans Haus R und ans Haus G. Also Stopp mal: Vielleicht
will uns Pit Picus ja eine Nachricht übermitteln? Die Reihenfolge seiner Domizile könnte diesen Schluss durchaus zulassen, zumindest für Verschwörungstheoretiker. A, E, R und G
- folgt jetzt noch einmal E und R? Das gäbe dann gewaltigen
Ärger und den kann er haben. Vielleicht wird er nur durch
große IPB-Werbetafeln aus Metall zu vertreiben sein? Wir
werden diese Möglichkeit mit einer randomisierten Vertreibungsstudie auf ihre Wirksamkeit prüfen.
Verspielt und schwer zu verscheuchen ...
... sind unsere Steinmarder, die den Dachboden von Haus C
schon seit den 90-er Jahren besiedeln. Theoretisch könnte
man sie ja durchaus dulden; als nachtaktive Tiere stören sie
IMPRESSUM:
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Januar 2013
26
Herausgeber:
Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie
Weinberg 3
06120 Halle
www.ipb-halle.de
hier Niemanden beim Schlafen und die Geruchsbelästigung
hält sich auch relativ in Grenzen. Aber: Die Marderfamilie
mit vermutlich drei bis vier Mitgliedern zerstört auch regelmäßig die unterm Dach verlegten Gummischläuche. So ist
im Laufe der Jahre bereits erheblicher Schaden entstanden.
Michael Kräge, unser Betriebshandwerker, der sich des Marderproblems angenommen hat, ist ziemlich ratlos. Jegliche
Art von Bekämpfungsmittel haben die neugierigen Tierchen
bisher lediglich als Herausforderung begriffen. Mit stinkenden Vergrämungsmitteln haben sie Fangeball gespielt. Spezielle Marderfallen, bestückt mit leckeren Hühnerkrallen,
wurden weiträumig umgangen. Selbst der Geheimtipp aus
Kleintierjägerkreisen, es mal mit Pflaumenmus als Köder zu
versuchen, brachte nicht die gewünschte Wirkung. Michael
Kräge kaufte das süße Mus in großen Mengen und sorgte
damit lediglich bei unserer Finanzchefin Barbara Wolf, die die
entsprechenden Beschaffungsanträge unterschrieb, für seltsames Befremden. Die Marder hingegen haben auch den
pflaumigen Köder komplett ignoriert. „Das Problem ist: Die
kommen nicht hierher zum Fressen“, ist unser Marderjäger
sicher. „Die ziehen hier nur ihre Jungen auf und stillen ihren
Spieltrieb.“ Jetzt ist guter Rat teuer. Selbst wenn es durch
Verstopfung aller Ein- und Ausgänge gelingen sollte, die kleine
Familie zu verjagen, dann wären bestimmt die Marderrivalen
vom Saaleufer nicht fern, um unser Haus erneut zu besiedeln. Michael Kräge setzt deshalb auf eine andere Lösung:
Abwarten. Möglicherweise werden die Marder ja durch ihre
natürlichen Feinde vertrieben. Am Institut wurden bereits
ein Dachs und ein Waschbär gesichtet.
Alle Fotos IPB, außer Titelfotos:
Sanduhr: Stefan Muemmler, www.wissenswertes.biz
Puzzle: José Andres Archila Castaño
Texte, Satz und Layout:
Sylvia Pieplow