Biotechnologie/Systembiologie

Sonnenlicht gibt Pflanzen die Energie zum Wachsen: Mittels Photosynthese werden Kohlenstoff und Wasser in Zucker und Sauerstoff umgewandelt. Der Hauptakteur dieses wichtigen biologischen Prozesses ist das Enzym Rubisco. Das Schlüsselenzym katalysiert den ersten Schritt der Kohlenhydratproduktion in Pflanzen, die Fixierung von Kohlendioxid. Dabei nutzen Pflanzen das CO₂, um Biomasse aufzubauen und für ihr Wachstum die nötige Energie zu erzeugen. Allerdings ist das Schlüsselenzym sehr ineffizient und arbeitet nur langsam.

Die Haut ist das größte Organ der Menschen und erfüllt zahlreiche wichtige Funktionen für den gesamten Organismus. Doch sie wird auch täglich angegriffen – durch Sonnenstrahlen oder Feuchtigkeit sowie durch Allergene in Kleidungsstücken oder Cremes. Um Allergene beispielsweise in neuen Kosmetika von vornherein auszuschließen, werden diese in Zellkulturen an Hautmodellen getestet.

Ob pathogene Pilze oder steigende Temperaturen: Pflanzen leiden zunehmend unter den Folgen des Klimawandels und setzen die Landwirtschaft als Ernährungssektor unter Druck. Doch welche Mechanismen haben Pflanzen entwickelt, um sich gegen Schädlinge oder veränderte Umgebungsbedingungen zu schützen? Der Marburger Biochemiker Gert Bange und der Brandenburger Molekularbiologe Philip Wigge befassen sich genau mit diesen Fragen.

Biotechnologisch hergestellte Impfstoffe sind derzeit das Topthema im Kampf gegen die Corona-Pandemie. Und mit den mRNA-Impfstoffherstellern BioNTech und CureVac sind im Jahr 2020 zwei deutsche Unternehmen schlagartig zu Weltstars der Biotechnologiebranche avanciert.

Im vergangenen Jahr gab es den Chemie-Nobelpreis für eine ungewöhnlich junge Entdeckung: die Genschere CRISPR-Cas9. Innerhalb eines Jahrzehnts hat diese Möglichkeit, gezielt Erbgutabschnitte zu verändern, zahlreiche Bereiche der Biowissenschaften verändert.

Proteine sind ein wichtiger Bestandteil unserer Ernährung. Das Gros der lebenswichtigen Nährstoffe wird noch immer über tierische Eiweißquellen wie Fleisch abgedeckt. Doch Massentierhaltung, Pestizideinsatz und Klimawandel gefährden zunehmend Böden und Grundwasser und setzen die Landwirtschaft unter Druck. Der Umstieg auf neue Proteinquellen kann eine Lösung sein. Hier setzt das Projekt FutureProteins an.

Die Desoxyribonukleinsäure (DNA) ist der Träger und Speicher der Erbinformation eines Lebewesens. Die Erbinformation ist hierbei in der Natur in der Abfolge der chemischen Bausteine, der vier verschiedenen Nukleotide (A, T, G, C), kodiert. DNA speichert Information in einer enormen Dichte und kann sehr lange Zeiträume überdauern, wie die Entschlüsselung des Neandertaler-Erbguts eindrucksvoll gezeigt hat.

Einkaufstüten aus Plastik verschwinden zunehmend aus den Supermärkten. Ab 2022 sollen sie ganz verschwinden – so hat es der Bundestag im vergangenen Jahr beschlossen. Davon ausgenommen sind jedoch die dünnen Obst- und Gemüsebeutel. Doch die geduldeten Tüten, auch Hemdchenbeutel genannt, sind für viele ein Ärgernis: Sie bestehen aus Erdöl und landen oft in der Natur, wo sie nachhaltig der Umwelt schaden können.