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Hier finden Sie Beschreibungen von Forschungsverbundprojekten, die vom IPB koordiniert werden bzw. mitgegründet wurden und über eingeworbene Drittmittel finanziert werden.

Gereinigte hydrophylisierte Phytosterol-Intermediate - Von Papier-Zellstoff-Abfall zu hochwertigen Geschmacksstoffen

Sterole pflanzlichen Ursprungs werden als Phytosterole bezeichnet. Sie sind dem tierischen Cholesterin ähnlich und werden in der Nahrungsmittelherstellung als natürliche Substanzen mit cholesterinsenkender Wirkung eingesetzt. Aber auch als Basis geschmacksmodifizerender Substanzen stehen Phytosterole im Fokus der Nahrungsmittel- und Pharmaindustrie, andere dienen als Biodetergenzien oder für die Herstellung organischer Komplexbildner für den Transport und die Aufnahme von Arzneimitteln und Nahrungswirkstoffen (vgl. Gallensäuren).

Eine potentielle, kostengünstige Quelle von Phytosterolen ist das bei der Papier- und Zellstoff-Herstellung als Nebenprodukt anfallende Tallöl, in dem Phytosterole neben Fettsäuren und Harzsäuren die Hauptbestandteile darstellen. In diesem Kooperationsprojekt sollen die anfallenden Tallöle lokaler Papierfabriken durch Wissenschaftler des Fraunhofer CBP (Leitung, PI Gerd Unkelbach) analysiert und Verfahren zur Isolierung verschiedener Phytosterole in angereicherter und reiner Form entwickelt werden. Anschließend sollen diese Naturstoffe am IPB (Leitung, Professor Ludger Wessjohann) durch biokatalytische Prozessierung zu hochwertigen Produkten umgesetzt werden. Dabei soll der Schwerpunkt auf hydrophileren Derivaten liegen, die im Gegensatz zu den mit Fettsäuren acylierten Derivaten noch wenig genutzt werden.

Der Fokus liegt hierbei auf der Gewinnung neuer Stoffe für die Geschmacks- und Geruchsstoff- sowie Nahrungsmittel-Industrie. Dazu sollen Sterol-Grundgerüste durch Hydroxylierungen und Glykosylierungen (Anfügen von Zuckergruppen) selektive Eigenschaften erhalten und die gewünschte biologische Aktivität entfalten. Damit der Einsatz als natürlicher Zusatzstoff möglich bleibt, sind biokatalytische Verfahren erforderlich. Auch erlauben nur diese die regio- und stereoselektive Hydroxylierung an wenigen oder nicht aktivierten CH-Positionen des Sterolgerüstes.

Das Projekt wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) für drei Jahre (04/2017- 03/2020) gefördert. Neben dem Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB) als Koordinator (Ansprechpartner: Professor Ludger Wessjohann) ist das Fraunhofer-Zentrum für chemisch-biotechnologische Prozesse (CBP) als Partner beteiligt.

PhytoAD - Nutzung von Naturwirkstoffen zur Prävention und Therapie von Demenzerkrankungen und altersbedingten kognitiven Störungen

Hypericum perforatum L. (Echtes Johanniskraut)
Hypericum perforatum L. (Echtes Johanniskraut)

Alzheimer-Demenz als häufigste altersbedingte Erkrankung des zentralen Nervensystems ist mit einer erheblichen Einschränkung der Eigenständigkeit im Alltag verbunden. Derzeit existieren jedoch nur symptomatisch wirkende Therapieoptionen.

Ziel des PhytoAD-Projektes ist es, durch interdisziplinäre Zusammenarbeit und Integration der im Land Sachsen-Anhalt ansässigen Einrichtungen und Betriebe sowohl neue Pflanzen und Naturstoffe zur Behandlung von kognitiven Störungen im Alter zu entdecken, als auch neuroaktive Substanzen aus beschriebenen Arten, wie z.B. Echtes Johanniskraut (Hypericum perforatum L.) und Griechischen Bergtee (Sideritis scardica Griseb.), genau zu charakterisieren und im Hinblick auf eine Verbesserung von Demenzsymptomen, Lernfähigkeit und Gedächtnisleistung im Alter zu evaluieren. Dabei geht es insbesondere um die anwendungsbezogene Ausweitung von grundlegenden Erkenntnissen zur Erzeugung, Reinigung und Wirkung der neuroaktiven Substanzen. Basierend auf phytochemischer und phytogenetischer Charakterisierung sollen neben definierten Pflanzenextrakten auch Monosubstanzen mit pharmazeutischem Potential identifiziert werden.

Das Projekt wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) für drei Jahre (06/2017- 05/2020) gefördert. Neben dem Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB) als Koordinator ist das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforscher Gatersleben (IPK) als Partner beteiligt. Das Vorhaben ist in den Forschungsverbund des Programmes Sachsen-Anhalt WISSENSCHAFT „Autonomie im Alter – Modellregion Sachsen Anhalt“ integriert.

Ansprechpartner: Prof. Dr. Ludger Wessjohann und Dr. Katrin Franke

Leibniz Research Cluster (LRC): Bio-/Synthetische multifunktionale Mikro-Produktionseinheiten - Neuartige Wege zur Wirkstoffentwicklung -

Naturstoffe, die von Mikroorganismen, Pilzen und Pflanzen gebildet werden, gehören zu den wichtigsten Quellen für Medikamente wie Antibiotika und Krebsmittel, aber auch für Wirkstoffe im Pflanzenschutz und bei Tieren. Ausreichende Mengen an dringend benötigten Naturstoffen oder ihrer Vorstufen herzustellen ist allerdings eine der größten Herausforderungen der modernen Biotechnologie. Im Leibniz Research Cluster "Bio/Synthetische multifunktionale Mikro-Produktionseinheiten" finden sich Wissenschaftler aus fünf Leibniz-Instituten zusammen, um ihre Expertise auf unterschiedlichen Gebieten zu bündeln und an biotechnologischen Methoden für die Produktion von Wirkstoffen zu forschen. Die beiden lebenswissenschaftlichen Institute steuern Erkenntnisse zur Produktion der Katalysatoren und Synthesebausteine aus Mikroorganismen und Pflanzen bei. Die drei technologisch und materialwissenschaftlich ausgerichteten Institute schaffen hierzu die Grundlagen für eine neue Art der Prozeßführung zur Herstellung und Analyse der Produkte, die lebende Zellen ersetzt. Der Leibniz Research Cluster wird bis 2020 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Initiative "Nächste Generation biotechnologischer Verfahren - Biotechnologie 2020+" mit 5,5 Millionen Euro gefördert, dem ein analoger Beitrag der Leibniz-Institute gegenübersteht. Beteiligt am Verbundprojekt sind neben dem Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB) in Halle das Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie (HKI) als Sprecher des LRC, das Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften (ISAS) in Dortmund, das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (IPF) und das Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM) in Saarbrücken. Die Forschung wird vor allem von fünf Nachwuchsgruppen in den einzelnen Instituten betrieben, die von jungen Wissenschaftlern geleitet werden. Ansprechpartner am IPB: Prof. Dr. Ludger Wessjohann.

ERA-SynBio "SmartPlants": Entwicklung von synthetischen regulatorischen Netzwerken in Pflanzen

Das Hauptziel der synthetischen Biologie in Pflanzen ist die Entwicklung von intelligenten Pflanzenlinien, die auf Schlüsselsignale reagieren und dabei landwirtschaftlich wertvolle Eigenschaften aufweisen, wie zum Beispiel eine verbesserte Stressresistenz oder die Biosynthese von hochwertigen Verbindungen. Das Ziel des SmartPlants Konsortiums unter der Koordination von Prof. Alain Tissier ist die Entwicklung von parallelen regulatorischen Netzwerken (PaRNets) basierend auf natürlichen Signalen der Pflanzen. Diese Signale sollen durch die Deregulierung von Biosynthesewegen zu einer erhöhten Produktion von hochwertigen und schützenden Verbindungen führen. Die gesamte Metabolic Engineering Strategie wird durch iterative Modellierungen unterstützt. Die Partner in diesem ERA-Net Projekt sind das IPB (Koordinator), das Sainsbury Laboratory Cambridge University (Dr. Phil Wigge) und die Latvia University of Agriculture (Prof. Egils Stalidzans). Ansprechpartner: Prof. Alain Tissier.

Johanniskraut gegen Alzheimer – Begegnung einer gesellschaftlichen Herausforderung durch neue Wege in der Identifizierung, Gewinnung und Anwendung von Naturstoffen

Das Ziel dieses Projekts ist die Untersuchung der molekularen Hintergründe der Wirkung von Johanniskraut und anderen pflanzlichen Extrakten auf Alzheimer-Demenz und andere neurodegenerative Alterserkrankungen. Johanniskraut (Hypericum perforatum) enthält unter anderem Hyperforin und Hypericin. Diese Stoffe werden als wirksame Bestandteile für einige der gewünschten Wirkungen (z.B. gegen Depression) betrachtet, verursachen aber auch Nebenwirkungen und Medikamenteninteraktionen. Für die positive Wirkung auf Demenzkranke scheinen jedoch andere Substanzen verantwortlich zu sein. Das Projekt wird im Rahmen des Leibniz-Wettbewerbs von der Leibniz-Gemeinschaft für 3 Jahre gefördert. IPB-NWC ist Hauptantragsteller und Koordinator des Projekts. Die Partner sind die Universität Oslo, das IPK Gatersleben, die TU Braunschweig und die MLU Halle-Wittenberg. Ansprechpartner: Dr. Katrin Franke und Prof. Wessjohann.

Weitere Informationen zum Projekt

ERA-CAPS "H.I.P.": Homöostase von Isoprenoiden in Pflanzen

Isoprenoide sind Vorläufer vieler wichtiger Moleküle des Primär- und Sekundärstoffwechsels, z. B. verschiedener Hormone und Terpenoide. Pflanzliche Terpenoide werden beispielsweise als Pharmazeutika, Duft- und Aromastoffe, Insektizide oder Spezialchemikalien genutzt. Die verschiedenen Gewebe einer Pflanze produzieren oft sehr unterschiedliche Mengen dieser Stoffklassen, sogar innerhalb einer einzelnen Zelle. Glanduläre Trichome sind Zellen, die auf die Produktion von industriell relevanten Isoprenoiden spezialisiert sind, und eignen sich daher bestens für die Erforschung des Isoprenoidstoffwechsels. Mithilfe dieser Zellen will die Gruppe von Prof. Alain Tissier in den nächsten Jahren die genaue Lokalisation sowie den Transport von Isoprenoiden zwischen Zellkompartimenten erforschen, und zwar in Kultur-, Modell- und Wildpflanzen. Die angewandten Methoden sind u.a. Transkriptomik, Proteomik, Zellbiologie, Interaktomik, Genetik und Metabolomik. Die Partner des IPB sind das Volcani Center ARO (Israel), die Université catholique de Louvain (Belgien) und die Universität Amsterdam, Swammerdam Institute for Life Sciences (Niederlande). Ansprechpartner: Prof. Alain Tissier.

Biokatalytische Herstellung von Phenylpropanoiden

Phenylpropanoide und deren Abkömmlinge stellen neben den Terpenen die zweite große Gruppe natürlich vorkommender pflanzlicher Naturstoffe mit hohem ökonomischem Potential dar. Neben der Lebensmittel- (z.B. Vanillin) und Parfümindustrie (z.B. Eugenol) finden diese Substanzen unter anderem auch Anwendung in technischen Bereichen (z.B. Cumarinderivate in Farbstofflasern). Da viele der ökonomisch und medizinisch interessanten Verbindungen aus den natürlichen Vorkommen nur in unzureichendem Maße zugänglich sind, sollen neue Wege zur biokatalytischen Herstellung dieser Substanzen entwickelt werden. Das generelle Potential solcher Prozesse kann am Beispiel des Vanillin verdeutlicht werden: lediglich ein geringer Teil der jährlichen Produktion kann zu hohen Kosten aus natürlichen Vanilleschoten gewonnen werden, 99 % des Bedarfes wird über biotechnologische oder chemische Verfahren aus Lignin hergestellt - zu 1 % der Kosten der natürlichen Gewinnung. Das geht, weil die Pflanzen, ob Vanilla-Orchidee oder Bäume, dieselben biosynthetischen Schritte und Schlüsselmoleküle nutzen. Um ähnliche Prozesse auch für andere Naturstoffe zu ermöglichen, ist das Projekt Phenylpropanoide in zwei Kooperationen involviert. Der Biosyntheseweg der Phenylpropanoidgrundkörper wird in geeigneten Organismen nachgebaut (Kooperation: AG Aufarbeitung biotechnischer Produkte, Prof. Dr. M. Pietzsch, MLU; Förderung: WissenschaftsCampus Halle – Pflanzenbasierte Bioökonomie). Die weitere Produktion von Phenylpropanoidabkömmlingen (z.B. Flavonoide, Cumarine) werden im Rahmen des Leibniz Research Clusters "Bio/Synthetische multifunktionale Mikro-Produktionseinheiten" im Teilprojekt "Biobricks pflanzlicher Biosynthesen" entwickelt. Ansprechpartner: Dr. Danilo Meyer und Prof. Wessjohann.

Diese Seite wurde zuletzt am 21.09.2017 geändert.

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