Bio- und Gentechnologie Bioinformatik als Technologie der Zukunft

Am Centrum für Biotechnologie (Cebitec) beschäftigt man sich mit allen Fragestellungen der Biotechnologie. Warum die Bioinformatik in Zukunft an Stellenwert gewinnen wird, beantwortet Cebitec-Vorstandssprecher Prof. Dr. Alfred Pühler im LP-Exklusivinterview.

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Abt. Lst. für Genetik Fak. für Biologie

LaborPraxis: Herr Prof. Pühler, die Gründung des Centrums für Biotechnologie im Jahre 1998 fällt in die Anfangsphase des Biotech-Booms. Wie ist das Zentrum heute aufgestellt?

Prof. Pühler: Die Aufgaben des Zentrums bestehen darin, innovative Projekte über Disziplingrenzen hinweg anzustoßen und bei deren Durchführung zu unterstützen. Die enge Zusammenarbeit von Wissenschaftlern aus den Fakultäten für Biologie, Chemie, Physik und aus der Technischen Fakultät der Universität Bielefeld wird finanziell von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, dem Bundesministerium für Bildung und Forschung, dem Land Nord-rhein-Westfalen und der Europäischen Union unterstützt. Das Zentrum untergliedert sich in vier Institute, dem Institut für Bio-informatik, dem Institut für Genetik und Systembiologie, dem Institut für Nanowissenschaften und Biophysik sowie dem Institut für Biochemie und Biotechnik. In diesen Instituten können aufgrund der exzellenten Ausstattung technologisch anspruchsvolle Projekte durchgeführt werden. Anfang des Jahres wurde übrigens der erste Bauabschnitt eines Cebitec-Laborgebäudes fertig gestellt. Dieses Laborgebäude bietet neben dem Lehrstuhl für Genomforschung vor allem Nachwuchsgruppen und Personal aus eingeworbenen Drittmittelprojekten Platz. Das Cebitec liefert damit eine zukunftsweisende Struktur für eine universitäre Forschung, die zur Durchführung einen umfangreichen Gerätepark benötigt.

LaborPraxis: Welche aktuellen Projekte werden derzeit in Ihrer Arbeitsgruppe untersucht? Wurden hierbei neue Techniken entwickelt?

Prof. Pühler: Der Lehrstuhl für Genetik ist im Cebitec der Universität Bielefeld in das Institut für Genomforschung und Systembiologie eingebunden. Seine Projekte betreffen zum einen die symbiontische Stickstofffixierung durch das Bodenbakterium Sinorhizobium meliloti und zum anderen die Aminosäuregewinnung mittels Corynebacterium glutamicum sowie die Xanthanbiosynthese durch Xanthomonas. Zur genomischen Analyse der genannten Mikroorganismen wurden in der Zwischenzeit die verschiedenen „omics-Technologien“ etabliert. Mithilfe dieser Techniken gelingt uns die rationale Optimierung von Produk-tionsstämmen. Speziell bei C. glutamicum konnte der Schritt zu einer „Genom-basierten Systembiologie“ vollzogen werden. Für diesen Organismus erfolgt zurzeit die umfassende Analyse aller Transkriptionsfaktoren nebst den von ihnen bedienten Regulationsnetzwerken.

LaborPraxis: Nach neun Jahren kann man schon eine Bestandsaufnahme vornehmen. Welche konkreten Ergebnisse konnten im Cebitec erzielt werden?

Prof. Pühler: Das Cebitec hat in den vergangenen Jahren seine Aufgaben durch Einwerbung von signifikanten Drittmittelprojekten mehr als erfüllt. Die Kombination von Bioinformatik und Genomforschung erwies sich dabei als besonders fruchtbar. So wurde im Jahr 2000 ein umfangreiches Förderprojekt im Rahmen der DFG-Initiative Bioinformatik eingeworben. Dieses Projekt konnte anschließend durch die Etablierung der internationalen Graduiertenschule des Landes Nordrhein-Westfalen mit dem Thema „Bioinformatics and Genome Research“ auf eine breite Basis gestellt werden. Im Weiteren ist noch das vom BMBF finanzierte Netzwerk Genomforschung an Bakterien mit Relevanz für Landwirtschaft, Umwelt und Biotechnologie zu nennen, das von Bielefeld aus koordiniert wird. In diesem Netzwerk kooperieren bundesweit bis zu 25 Partnergruppen aus Universitäten, Forschungsinstituten und Industrie. Am Cebitec der Universität Bielefeld wird für dieses Netzwerk die Technologie-Plattform Genomforschung genutzt.

LaborPraxis: Gibt es auch technische Entwicklungen oder arbeiten Sie ausschließlich methodisch?

Prof. Pühler: Die Methodenentwicklung steht natürlich vor der Systementwicklung. So wurden in den letzten Jahren insgesamt rund zehn bakterielle Genome sequenziert und für die meisten dieser Genome auch Mikroarrays für Transkriptomanalysen entwickelt. Ein herausragendes Ergebnis war die Sequenzierung des Sorangium cellulosum-Genoms. S. cellulosum ist als pseudosoziales Bakterium mit der Fähigkeit zur Fruchtkörperbildung und vor allem aufgrund seiner Kapazität zur Biosynthese von Sekundärmetaboliten, z.B. der Tumorwirksamen Substanz Epothilon, von Inte-resse. Als große Überraschung haben wir entdeckt, dass das Genom von S. cellulosum mit 13 Mb das bisher größte sequenzierte Bakteriengenom darstellt. Erwähnenswert ist auch die Genomsequenzierung von Alcanivorax, einem marinen Bakterium, das durch seine Fähigkeit, Öl abzubauen, für die Umwelt von großer Bedeutung ist.

LaborPraxis: Wie schätzen Sie die Entwicklung der Bio-technologie in den nächsten drei Jahren ein?

Prof. Pühler: Die Entwicklung der Biotechnologie wird in den nächsten Jahren weiter an Fahrt aufnehmen und für Landwirtschaft, Umwelt, Ernährung und Medizin große Bedeutung erlangen. Auch auf dem industriellen Sektor wird die Biotechnologie mehr und mehr Ausgangsstoffe für chemische Prozesse liefern. Aus den vielen Gebieten der Biotechnologie soll der Sektor Bioenergie herausgegriffen werden, da am Centrum für Biotechnologie zurzeit ein Forschungscluster etabliert wird, der sich der Biogasgewinnung widmet. Dieser Cluster soll sich zunächst mit der Analyse der zugrunde liegenden biochemischen Prozesse beschäftigen. Daneben wird der Cluster aber auch die Entwicklung von Energiepflanzen, den Bau von Biogasanlagen sowie die direkte Nutzung des Biogases vorantreiben.

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