"Biologische Sensor-Aktorsysteme"

Biologische Strukturen, von einzelnen Molekülen über Proteine und Zellen zu ganzen Zellverbünden, sind für zahlreiche technische Applikationen attraktiv. In unserer Arbeitsgruppe „Biologische Sensor-Aktorsysteme“ versuchen wir zum einen, maßgeschneiderte Proteine für technische Herausforderungen anwendbar zu machen. Dafür werden z.B. Fusionsproteine generiert, die neben der angestrebten Funktion (z.B. als Rezeptor oder Katalysator) auch die Befähigung zur Selbstassemblierung haben. Dies gestattet es, unter kontrollierten Bedingungen Oberflächen hochdicht zu funktionalisieren oder Phasengrenzen zu gestalten. Dazu werden die entsprechenden Gene mit molekularbiologischen Methoden hergestellt und in Wirtszellen, meist Escherichia coli oder Hefe, exprimiert.

Zum anderen nutzen wir ganze Zellen, vornehmlich die Hefen Saccharomyces cerevisiae und Schizosaccharomyces pombe, als Sensoren und Aktoren. Nach der Identifizierung von genetischen Schaltern (Promotoren), die auf bestimmte Analyten ansprechen, werden geeignete Gene unter die Kontrolle dieser Promotoren gesetzt und in Sensorzellen transformiert. Die Anwesenheit von Analyten lassen sich dann einfach durch die dann gebildeten Proteine, beispielsweise aufgrund ihrer fluoreszierenden Eigenschaften, nachweisen.

In vielen Fällen kombinieren wir Sensorzellen mit sog. Aktorzellen.  Dazu werden beispielsweise Hefen hergestellt, die in Gegenwart bestimmter Schadstoffe Enzyme bilden, die diese Substanzen abbauen.

Basierend auf dem Pheromonsystem der Hefen haben wir Methoden zur kontrollierten Zellkommunikation und Signalmodulation entwickelt, die es ermöglichen, korrespondierende Netzwerke von verschieden funktionalisierten Zellen aufzubauen.

Gruppenleitung: Dr. Kai Ostermann