Biotechnologie/Systembiologie

Im Jahr 2022 hatte Bundesforschungsministerin Bettina Stark-Watzinger bei ihrem Besuch in australischen Bundesstaat Queensland eine Vereinbarung zur Stärkung der gemeinsamen Bioökonomie-Forschung unterzeichnet.

Enzyme sind die unsichtbaren Stars der Bioindustrie. Bei den komplexen Eiweißmolekülen handelt es sich um Biokatalysatoren, die sich als Spezialwerkzeuge nutzen lassen, um Prozesse zu beschleunigen oder biobasierte Produkte herzustellen. Nun haben Forschende vom LOEWE-Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik (TBG) in Frankfurt am Main eine neue Quelle für Enzyme aufgetan.

Weizen zählt zu den wichtigsten Nahrungspflanzen weltweit und ist auf die Versorgung mit Stickstoff angewiesen. In der Landwirtschaft wird daher Stickstoff in Form von Dünger ausgebracht, um das Wachstum der Pflanze zu fördern und gute Erträge zu erzielen. Doch es kommt auf die richtige Menge an. Stickstoff, den die Pflanze nicht verarbeiten kann, landet in der Umwelt und belastet die Ökosysteme. Doch wie kann die Versorgung mit Weizen gesichert werden, ohne die Umwelt weiter zu belasten?

Der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2024 geht an die US-Forscher Victor Ambros und Gary Ruvkun für die für die Entdeckung der microRNA und ihrer Rolle bei der Genregulation. Ambros und Ruvkun entdeckten im Fadenwurm C. elegans eine neue Klasse winziger RNA-Moleküle, gerade einmal 22 Nukleotide lang, die nicht für Proteine kodieren, sondern eine entscheidende Rolle bei der Genregulation spielen.

Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze oder Viren agieren nie allein. Sie bilden Gemeinschaften, interagieren und beeinflussen damit maßgeblich Mensch und Natur. Ein Beispiel dafür ist die mikrobielle Gemeinschaft im menschlichen Darm, das sogenannte Mikrobiom. Erst durch das Zusammenspiel der Mikroorganismen werden Nährstoffe verstoffwechselt und für den Körper nutzbar gemacht. Ist das Mikrobiom jedoch falsch zusammengesetzt, kann das zu gesundheitlichen Problemen führen. 

Mikroorganismen können eine Vielfalt an Stoffen erzeugen. Ihre Talente werden bereits seit Jahrhunderten genutzt – etwa zur Herstellung von Bier, Wein und Käse. Für die Biotechnologie sind Mikroben auch wichtige Werkzeuge, um etwa aus dem CO₂ neue Produkte wie biobasierte Chemikalien für die Bioökonomie herzustellen.

Um die wachsende Bevölkerung auch in 20 Jahren noch ernähren zu können, suchen Forschende seit langem nach Alternativen. Eine vielversprechende Option könnte Laborfleisch sein. Das Interesse an sogenanntem zellbasiertem Fleisch ist groß. Mittlerweile arbeiten zahlreiche Start-ups und Forschungseinrichtungen weltweit daran, Fleisch herzustellen, ohne dass ein Tier leiden oder getötet werden muss. Um zellbasiertes Fleisch herzustellen, werden meist Muskelstammzellen eines Tieres entnommen und in der Petrischale kultiviert.

Weizen ist eine der wichtigsten Kulturpflanzen – nicht nur in Deutschland, sondern auch weltweit. Hierzulande wird Weizenmehl vor allem zum Backen verwendet. Doch die erforderliche hohe Backqualität für Lebensmitteln wie Brot steht und fällt mit dem Proteingehalt des Weizens. Maßgeblich für die Bewertung ist bislang der Eiweißanteil im Korn, der in der Regel mit einer intensiven Stickstoffdüngung verbunden ist und damit mitverantwortlich für die hohen Treibhausgasemissionen in der Landwirtschaft.