Offene Abschlussarbeiten
Schematische Darstellung von Dictyostelium als Zell-Aggregat auf einem Material (z.B. Calcit-Kristall). Biotechnologisch maßgeschneiderte materialverändernde Additive (z.B. Perlucin, Ovocleidin oder n16N) werden in die extrazelluläre Matrix (ECM) eingelagert bzw. diffundieren an die Grenzfläche. Veränderungen der Hart-Weich-Grenzfläche und/oder sekundäre Mineralisation der ECM werden mit hochauflösenden Mikroskopie-Methoden (z.B. VP-SEM) detektiert. Mögliche Funktionsweisen der Additive, einzeln oder in Kombination, lassen sich so auf Materialebene schnell und einfach identifizieren.
Literatur: Eder et al. 2016
Ansprechpartner: Dr. Ingrid Weiss
Das Material Perlmutt bekommt seine Bruchfestigkeit unter anderem durch die präzise Einlagerung von Chitin-Nanoschichten in das ansonsten brüchige bzw. spröde, nano- und mikro-partikuläre Mineral Aragonit. Der regulative Mechanismus der enzymatischen Chitinsynthese ist bislang nur rudimentär verstanden. Ein komplexes transmembranes Enzym mit Chitinsynthase- und Myosin-Motor-Aktivität spielt eine zentrale Rolle. Eine Kommunikation zwischen gebildetem Material und mechanisch-struktureller Signalwahrnehmung durch die Zellen bzw. das Epithelgewebe könnte somit unmittelbar durch die Material-Synthese-Maschinerie erfolgen. Wir zerlegen den komplexen Prozess in verschiedene Teilschritte, und konnten bereits eine erstaunlich präzise, pH-abhängige Musterbildung auf vorstrukturierten Festkörpern wie z.B. Glimmer durch die rekombinant hergestellte extrazelluläre ArCS1 Domäne ”E22“ der Myosin-Chitinsynthase von Atrina rigida nachweisen.
Literatur: Weiss et al. 2013
Ansprechpartner: Dr. Ingrid Weiss
Die Bedeutung von Enzymen in biologischen Prozessen und Regulationsnetzwerken wird oftmals gerade dann sichtbar, wenn die Enzyme nicht voll funktionsfähig sind. Experimentell läßt sich das in lebenden Systemen und nativen Organismen, die nicht gentechnisch verändert wurden, besonders effizient durch spezifische Hemmstoffe, sogenannte ”small molecule inhibitors“ erforschen. So ergab beispielsweise die Enzymhemmung der Chitinsynthase in den frühen Stadien der Bildung larvaler Muschelschalen mit dem Wirkstoff Nikkomycin Z ein komplexes Phänomen der Schädigung auf unterschiedlichen Längenskalen, angefangen vom Mineralisationsprozess bis hin zur Koordination der Gesamt-Anatomie des Mineralkomposits. Die Palette an verfügbaren Wirkstoffen aus der Naturstoffchemie, oder z.T. auch synthetisch herstellbar, ist sehr umfänglich und bietet vielfältige Ansatzpunkte, die Modifikation von Strukturmaterialien biogenen Ursprungs gezielt biotechnologisch zu erschließen.
Literatur: Schönitzer & Weiss 2007
Ansprechpartner: Dr. Ingrid Weiss
Spezialvorlesungen
Ansprechpartner: Dr. Ingrid Weiss
Vorlesungszeitraum: Sommersemester (jährlich)
Umfang: 12 SWS (Vorlesung + Blockübung)
Kurzbeschreibung der Vorlesung:
Einführung in die Analyse von Molekularen Motoren bzw. Molekularen Maschinen im Kontext der Biosynthese und Strukturbildung von Materialien. Exemplarisch werden unterschiedliche Regulationsmechanismen von Enzymsystemen im Kontext von Membrangrenzflächen und der extrazellulären Matrix diskutiert. Verschiedene Herangehensweisen für die grundlagenorientierte Analyse sowie die biotechnologische Anwendung von Modellorganismen für die Synthese von Kompositmaterialien werden vorgestellt. An ausgewählten Beispielen werden die besprochenen Aspekte im Rahmen von begleitenden Laborübungen vertieft. Chancen und Limitierungen der verschiedenen Systeme sowie Besonderheiten der analytischen Verfahren für biogene Kompositmaterialien werden aufgezeigt.
Link zur Vorlesung: @CAMPUS
Ingrid Weiss
Prof. Dr.Abteilungsleiterin