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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2020-08-01 - 2023-07-31

Die Zuckerrübe (Beta vulgaris ssp. vulgaris) ist eine relative junge Nutzpflanze, welche von der Wild Rübe (Beta vulgaris ssp. maritima) abstammt, einer in West- und Südeuropa beheimateten Küstenpflanze. Transposons haben einen massiven Einfluss auf die Genomstruktur und der Funktionalität von Genen. Von den vielen verschiedenen Transposons und repetitiven Elementen, die in einem Genom enthalten sind, ist nur eine kleine Teilmenge intakt und voll funktionsfähig. Selbst dieser kleine Anteil hat eine große Einflussnahme auf das Genom, durch dem alternativen Splicing von Genen, der Einführung von neuen Promotoren, geänderten Genregulierung oder durch die Inaktivierung von Genfunktionen. Diese Änderungen haben schlussendlich auch Einfluss auf den Phänotyp der Rüben. Das Genom ist nicht statisch, sondern in ständiger Bewegung: Transposons werden an neuen Positionen im Genom eingefügt; danach wirken Selektions- und Mutationsprozesse auf sie ein. Repetitive Elemente, die sich negativ auf den Organismus auswirken, verschwinden schnell, während andere, die sich neutral zeigen oder sogar nützlich sind, erhalten bleiben. Durch den Vergleich verschiedener Genomsequenzdaten der domestizierter Zuckerrübe und ihrer wilden Verwandten bewerten wir die mutagenen Ereignisse, die in der jüngeren evolutionären Vergangenheit im Rübengenom stattgefunden haben, und untersuchen die Rolle, die Transposons bei der Evolution des Rübengenoms gespielt haben. Erkenntnisse über das Rübengenom und der repetitiven Genomlandschaf können neue Erkenntnisse über die jüngste Genomentwicklung der Zuckerrübe liefern und eine Grundlage für deren weitere Verbesserungen als Kulturpflanze bilden.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2020-10-01 - 2022-09-30

Als grundlegendes Merkmal des Hefestoffwechsels beschreibt der Crabtree-Phänotyp, ob eine Hefe aerobe Fermentation bei einem höheren glykolytischen Fluss durchführen kann. Er bietet Crabtree-positiven Hefen evolutionäre Vorteile, um andere Mikroorganismen zu übertreffen, da diese Hefen in der Lage sind, Glukose schneller zu verbrauchen und in zuckerreichen Umgebungen Ethanol zu produzieren. Der Crabtree Phänotyp erfordert eine komplexe Deregulierung der Glykolyse- und Fermentationswege sowie des Zitrat-Zyklus. Es wurde beschrieben dass eine Reihe von evolutionären Ereignissen zur Entstehung des Crabtree-Phänotyps beiträgt: Duplikation des gesamten Genoms (WGD), Neuvernetzung des Transkriptionsnetzwerks, horizontale Übertragung des URA1-Gens, Verlust des Atmungsketten-Komplexes I (CI) und Duplikation von Hexose Transportergenen. Die anfänglichen molekularen Mechanismen, die seine Entwicklung förderten, bleiben jedoch ungelöst. Hypothese: Eine einzelne Mutation von CRA1 von K. phaffii war der erste Schritt zur evolutionären Entwicklung eines starken Crabtree-positiven Phänotyps, indem evolutionäre Vorteile in mikrobiellen Populationen erzielt wurden, ohne dass eine komplexere Neuvernetzung des Kohlenstoffmetabolismus erforderlich war.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2020-07-01 - 2021-06-30

Zur Therapie degenerativer Krankheiten und zur Stimulation von regenerativen Prozessen rücken extrazelluläre Vesikel immer weiter in den Fokus. In den letzten Jahren wurden viele Stammzelltherapien entwickelt, die großes Potential versprachen Krankheiten zu heilen, welche trotz modernster chirurgischer Methoden und pharmazeutischer Fortschritte und Organtransplantationen nicht heilbar waren. Stammzellbehandlungen sollten der Verlauf der Gewebedegeneration stoppen und die Regeneration einleiten bis zur vollständigen Wiederherstellung von Organfunktionen. Allerdings stellte sich heraus, dass viele Stammzelltherapien ineffektiv sind und selbst autologe Stammzellen unvorhergesehene Risiken, wie zum Beispiel immunologische Abstoßungsreaktionen oder die Entartung von Zellen, mit sich bringen können. Im Zuge der Untersuchung der Wirkungsweisen und Mechanismen von Stammzelltherapien wurde entdeckt, dass einen wichtigen Faktor der Signal- und Informationsübertragung zur Regeneration von Gewebe Stammzell-produzierte Extrazelluläre Vesikel (EV) darstellen. EVs übermitteln biologisch aktive Moleküle wie Proteine, Lipide oder RNA von Stammzellen an geschädigte Zellen und vermitteln so therapeutische Effekte. Wenn EVs effektiv von den produzierenden Zellen isoliert und aufgereinigt werden, könnten deren regenerative Eigenschaften, ohne die üblicherweise bei Stammzell-Therapien auftretenden Risiken, genutzt werden. Die Zell-freie Behandlung mit EVs ist eine vielversprechende Alternative zur Zelltherapie, die effektiver, sicherer und günstiger ist. Jedoch, wie die Effektivität der Stammzelltherapie vom Zustand den Ausgangszellen abhängig ist, ist auch die Beladung der Vesikel abhängig von Zelltyp und deren äußeren Einflüssen. Die Kultivierungsbedingungen der produzierenden Zellen können also direkt die Beladung und damit den therapeutischen Effekt der EVs beeinflussen. Deshalb ist das Ziel dieser Studie, die Beladung und Effektivität von EVs aus unterschiedlichen Kulturbedingungen zu untersuchen.

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