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Projektbereiche 3. Förderphase 2008-2012

A1 A6 A7        
B3 B4 B7 B8 B9 B10 B11
C2 C6 C7        
D1 D2          
F2            

Zentrale Aufgaben für den Sonderforschungsbereich

 

Projektbereich A: Molekularbiologie der Produktbildung

Im genetisch-biochemisch arbeitenden Projektbereich A Molekularbiologie der Produkt­bildung werden Antikörper- und Glycosyltransferasen-produzierende A. niger- und B. megaterium-Stämme entwickelt, optimiert und den anderen Teilprojekten des SFB zur Verfügung gestellt. Gleichzeitig werden hier die Grundlagen für die gerichtete Optimierung der Produktionsstämme und Produktbildung gelegt. Als biologische Basis des SFB wird dieser Bereich nun weiter in Richtung Systembiotechnologie entwickelt, indem hier u. a. im Projektbereich B aufgestellte Hypothesen zur Optimierung der Produktbildung getestet werden.

 

  • A1 Produktion rekombinanter Proteine mit Bacillus megaterium und Aspergillus niger (Jahn/Dersch)
  • A6 Produktion rekombinanter Antikörper in Bacillus megaterium und Aspergillus niger (Dübel/Hust)
  • A7 Strukturbiologie von Glycosyltransferasen zur Optimierung von biotechnologischen Prozessen (Heinz/Seibel)
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Projektbereich B: Systembiotechnologie der Produktbildung

Im Zentrum des SFB, dem Projektbereich B Systembiotechnologie der Produktbildung, sollen Modelle und Experimente für eine ganzheitliche quantitative Erfassung biotechno­logischer Produktionsprozesse zusammengeführt werden. Dabei erzeugte systembiotech­nologische Modelle sollen den gesamten Produktionsprozess erfassen und Aussagen über limitierende Schritte erlauben. Daraus werden dann Optimierungsstrategien für das Environom und den Produktionswirt abgeleitet, die dann experimentell im Verbund umge­setzt werden. Erste Modelle werden auf Genom-basierten Informationen mittels unter­schiedlichster Methoden abgeleitet. Es sollen dann Transkriptom, Proteom, Metabolom und Fluxom unter produktionsrelevanten Bedingungen bestimmt und durch quantitative Methoden ergänzt werden. Der zweite wichtige Dateninput erfolgt über die Bestimmung des Environoms und der damit eng verknüpften biophysikali­schen Eigenschaften des Produktionswirtes. Der Schwerpunkt mehrerer Teilprojekte wird dabei auf der Messung und Modellierung des Zusammenhangs zwischen fluiddynami­scher Beanspruchung, pH-Wert, Morphologie und Produktivität von A. niger liegen. Für B. megaterium wirft die beo­bachtete Heterogenität von produzierenden und nicht-produzie­renden Zellen im Bio­reaktor unter für alle Bakterien identischen Kultivierungsbedingungen wissenschaftlich interessante und wirtschaftlich hoch relevante Fragen auf. Dabei stehen für alle Teil­projekte die Modellierung und Datenverwaltung durch eine integrierte Datenbank-Werk­zeug-Plattform auf einem soliden bioinformatischen Fundament.

 

  • B3 Einfluss des Environoms auf die Morphologie und Produktbildung filamentöser Pilze (Aspergillus niger) (Hempel/Krull)
  • B4 Systembiotechnologie der Produktbildung durch Aspergillus niger (Jahn/Nörtemann/Jänsch)
  • B7 Mikromechanische Eigenschaften filamentöser Pilze (Kwade/Kampen)
  • B8 Metabolische Prozessanalyse und -optimierung bakterieller Kultivierungen (Bacillus megaterium) (Franco-Lara)
  • B9 Integrierte Datenbanken, bioinformatische Werkzeuge, Analyse und Modellierung für die Systembiologie mit B. megaterium und A. niger (Münch/ Schomburg)
  • B10 Systembiotechnologie der Glycosyltransferaseproduktion mit Bacillus megaterium (Jahn/Franco-Lara)
  • B11 Dynamik metabolischer Netzwerke zur Produktion rekombinanter Glycosyltransferasen (Wittmann)
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Projektbereich C: Prozesstechnik

Der Projektbereich C Prozesstechnik beschäftigt sich mit der Aufreinigung und dem ana­lytischen Nachweis der Produkte des SFB. Zur Proteinaufreinigung werden chromatographische Verfahren und funktionalisierte Nanopartikel genutzt.

 

  • C2 Präparative Gradientenchromatographie von Proteinen (Seidel-Morgenstern)
  • C6 Nanoanalytik für Proteinproduktionsprozesse (Schilling/Ludwig)
  • C7 Protein-Aufreinigung mit funktionalisierten magnetischen Nanopartikeln (Garnweitner/Schilling)
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Projektbereich D: Anwendungstechnik

Im Mittelpunkt der beiden Teilprojekte im Projektbereich D Anwendungstechnik stehen Antikörper. Zum einen geht es um die Entwicklung von Hydrogel basierten drug delivery Systeme und zum anderen um die Entwicklung eines medizinischen Analyselabors in Chipgröße (lab on chip). Damit werden die Produkte des SFB nach ihrer rekom­binanten Herstellung unter definierten Bedingungen und ihrer Aufreinigung zwei neuen, innovativen Anwendungen zugeführt.

 

  • D1 Drug Delivery Systeme für die kontrollierte Proteinfreisetzung (Bunjes/Menzel)
  • D2 Mikrochips für die Proteinanalytik und -diagnostik (Büttgenbach/Dübel)
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Transferbereich

Die Aufgabe des Transferbereichs ist eine rasche Übernahme der im Sonderforschungsbereich SFB 578 erarbeiteten Kenntnisse in die industrielle Praxis und die Einbeziehung der daraus gewonnenen Anwendungserkenntnisse in die weitere Grundlagenforschung.

  • TF2 Rekombinante Produktion neuartiger Phytasen mit Bacillus megaterium

 

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Projektbereich Z: Zentrale Aufgaben für den Sonderforschungsbereich

Die Zielsetzung des SFB, Methoden und Werkzeuge für eine integrierte Entwicklung biotechnologischer Prozesse zu erarbeiten, soll über eine quantitative und ganzheit­liche Modellbildung erreicht werden, die möglichst alle für die technische Protein­produktion relevanten biologischen und verfahrenstechnischen Aspekte umfasst.
In der Grundausstattung steht im SFB ein Microarray-Scanner Axon GenePix 4100A zur Verfügung, der für den Niedrigdurchsatz von wenigen qualitativen DNA-Arrays ausgelegt ist. Für die Ansprüche des SFB mit dem Ziel der systembiotechnologi­schen Untersuchung von zwei Protein-produzierenden Organismen durch die Teil­projekte A1 (Jahn/Dersch), B4 (Jahn/Nörtemann/Jänsch), B8 (Franco-Lara), B9 (Münch/Schomburg) und B10 (Jahn/Franco-Lara) im Hochdurchsatz, muss das Sys­tem der Grundausstattung nachgerüstet werden. Dies erlaubt dann in einem niedri­gen finanziellen Investitionsrahmen die gewünschte Analytik in house, sowohl schnell als auch preiswert zu etablieren. Zusätzlich wird das System direkt an die Bioinfor­matik-Einheit vernetzt. So können Statistik und andere relevante bioinformatische Schritte direkt in der Arbeitsgruppe koordiniert werden. Die Daten sind damit allen SFB-Mitgliedern für Modellierungen zugänglich.
Es wurde eine Analyseeinheit für die Ergänzungsausstattung zur systembiologischen DNA-Analyse im TP Z beschafft:

  1. Quantifizierung der RNA-Proben: NanoDrop ND-1000 UV/VIS Spektralphotometer
  2. Bestimmung der Qualität der RNA-Proben: Agilent Bioanalyzer 2100: System zur   Analyse von Nucleinsäuren
  3. Durchführung der Hybridisierungen DNA-Mikroarray Hybridisierungsofen
  4. Auswertung der Hybridisierungssignale: GenePix Scannersoftware
  5. Auswertung der Expressionsdaten: GeneSpring Analysesoftware
  6. 2D-NEPHGE System für hoch auflösendes und quantitatives Proteomics mittels     DIGE

 

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