Neue Wege - neue Ideen
In unserer Grundlagenforschung geht es um die Signale, mit denen Zellen zueinander sprechen und sich selbst organisieren. Um diese Signale in flagranti untersuchen zu können, haben wir in einer langjährigen Zusammenarbeit mit der AG Guber am Institut für Mikrostruktur-Technologie (IMT) am Campus Nord einen mikrofluidischen Chip für Pflanzenzellen entwickelt. Ein Molekül wird zum Signal, wenn es dem Empfänger etwas "bedeutet". Die Spezifität liegt also im Auge des Betrachters und ist letztendlich im Laufe einer langen evolutionären Geschichte entstanden. Dies gilt nicht nur innerhalb eines Organismus, sondern auch zwischen Organismen. Im Rahmen der Wissenschaftsoffensive von Interreg Oberrhein geförderten Forschungsnetzwerks DialogProTec haben wir diese Idee weiterentwickelt, um so Signale zu finden, mit denen Pilze das pflanzliche Immunsystem manipulieren, um die Pflanze befallen zu können. Andere Signale werden von Pflanzen genutzt, um Konkurrenten in den Selbstmord zu treiben. Auf der Grundlage dieser Signale kann man nun neue Pflanzenschutzstrategien entwickeln, die nachhaltiger sind, weil sie die während der Evolution entstandene chemische Kommunikation nutzen.
Was kam bei dem Projekt heraus? Eine Darstellung in BioSpektrum.
Zelluläre Biotechnologie
Worum geht es?
Jede einzelne Pflanzenzelle kann einen ganzen Organismus bilden. Wir können das nicht. Zentral ist eine innere „Richtung“ der einzelnen Zellen. Diese wird über das Zellskelett forwährend immer wieder neu eingestellt. Bei der Entstehung eines Organismus wird das Zellskelett in Antwort auf chemische Schwingungen ausgerichtet. Wie entsteht diese „Richtung“? Warum wird sie ständig neu "hinterfragt"? Wie ensteht aus einzelnen Zellen ein Ganzes? Können wir Pflanzenzellen zusammenbringen, um damit "metabolisches LEGO" zu spielen? Wie kann eine einzelne Zelle wahrnehmen, ob sie noch ganz ist? Wie bestimmt die innere Architektur einer Zelle ihre molekularen Leistungen?
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Zelle und OrganismusPflanzenzellen organisieren sich selbst zu einem Ganzen. Achse und Richtung der Zelle werden über das Zellskelett gelenkt, aber Pflanzen können auch Umweltsignale wie Licht berücksichtigen. Wie geht das?
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Metabolisches LEGOPflanzen können eine Vielzahl von Stoffen erzeugen, die Bedeutung für die Medizin ist riesig. Das funktioniert über eine Art chemischer Teamarbeit. Können wir das biotechnologisch nachbilden, um so bedrohte Pflanzen vor der Ausrottung zu schützen?
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Wahrnehmung von IntegritätÜber einen Fluss von Signalen zwischen Membran und Cytoskelett misst die Zelle, ob sie intakt ist. Mit neuen Methoden wie Nanosekunden-Elektrik oder chemical engineering können wir diesen Fluss manipulieren. |
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Form regiert MaterieDie causa formalis ist eine der vier Aristotelischen Ursachen (neben Wirkung, Materie und Zweck). Wir untersuchen, wie Pflanzenzellen über Änderungen ihrer inneren Architektur molekulare Vorgänge steuern. mehr...
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