Kernbereiche A und B
Mikrobiologie und Biotechnologie / Wirts-Pathogen Interaktionen
Im Institut für Mikrobiologie der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald ist in den vergangenen zehn Jahren eines der modernsten Proteomzentren in Deutschland und was mikrobielle Proteomics betrifft auch weltweit entstanden.
Das Greifswalder Labor gilt europaweit als Referenzlabor für Proteomics der Mikroorganismen, beispielsweise als gefragter Partner in zahlreichen EU-Projekten im 5. und 6. Rahmenprogramm oder in nationalen DFG- oder BMBF-geförderten Projekten. Insbesondere durch die gezielte Förderung im BMBF-Projekt GenoMik/GenoMik-PLUS ist ein überregionaler Forschungsverbund zwischen Göttingen und Greifswald entstanden, der sich durch die Kombination von Genomics, Bioinformatik und Postgenomics, insbesondere Proteomics, auf dem Gebiet der mikrobiellen Genomforschung international sichtbar etabliert hat. Das Gerüst für diesen Göttingen-Greifswald-Verbund bildet die Beteiligung beider Standorte an der Technologieplattform im eben genannten Verbund GenoMik-PLUS, die zu mehreren gemeinsamen Publikationen geführt hat. Der dritte Standort für die Technologieplattform ist Bielefeld, der als Partner der Bioinformatik den Netzwerkteilnehmern zur Verfügung steht.
Mit der Bewilligung von ZIK-FunGene ist, wie mehrfach erwähnt, in Greifswald die Proteomexpertise der Mikrobiologen in die Medizinische Fakultät übertragen worden, wodurch ein interfakultäres Zentrum der Funktionellen Genomforschung entstanden ist. Dieses Zentrum für Funktionelle Genomforschung bestimmt wesentlich das Profil der Universität, wenn es um Einwerbung von Drittmitteln oder international sichtbare Publikationen geht. Im Kernbereich des Zentrums arbeiten zurzeit etwa 120 Wissenschaftler beider Fakultäten unter einem Dach, davon etwa 80 drittmittelfinanziert, um den direkten Zugang zu der dort angesiedelten Proteomplattform zu gewährleisten.
Eine strategische Zielrichtung des Zentrums besteht darin, mikrobiologische und medizinische Fragestellungen zusammenzuführen, um den fakultätsübergreifenden und fakultätsverbindenden Netzwerkcharakter auszubauen. Mit der Pathogenomics ist solch ein Feld gefunden worden, mit dem Erreger auf der einen und dem menschlichen Wirt auf der anderen Seite. Das Greifswalder Zentrum fungiert auch hier als Proteomplattform für zahlreiche nationale und internationale Verbünde zur Infektionsbiologie. So koordiniert das Institut für Mikrobiologie den SFB/TRR34 Pathophysiology of Staphylococci in the Post-Genomic Era, ist beteiligt am DFG-Graduiertenkolleg Wechselwirkung zwischen Erreger und Wirt bei generalisierten bakteriellen Infektionen oder an der DFG-Forschergruppe Pathogen-spezifische Abwehrmechanismen in der Milchdrüse, leitet die Proteomplattform im BMBF-Netzwerk Functional Genome Research on Microorganisms for Industrial Production, Nutrition, Environment and Health GenoMik-Plus, zu dem auch die Pathogenomik gehört, ist beteiligt an EUProjekten zur Infektionsbiologie wie dem Network of Excellence: EuroPathoGenomics (EPG), an den EU-Projekten des 6. Rahmenprogrammes StaphDynamics, BaSysBio und Bacell Health oder am ERA-Network Deciphering the intersection of commensal and extraintestinal pathogenic Escherichia coli. Ausgangspunkt für diese Entwicklung ist wiederum der Kernbereich B Pathogenomik als eine von drei Säulen, die im interfakultären Zentrum für Innovationskompetenz FunGene vom BMBF großzügig gefördert wurde.
Eines der strategischen Ziele ist es, das Zentrum zu einem Referenzlabor für Proteomics der Erreger-Wirt-Interaktion europaweit auszubauen. Für dieses ehrgeizige Ziel gibt es aufgrund der vorhandenen Expertise und Geräteausstattung eine gute Ausgangsbasis.
Zurzeit lassen sich 80 bis 90 Prozent der in einer Bakterienzelle exprimierten Proteine identifizieren und auch quantifizieren, wobei dafür eine geschickte Kopplung gelbasierter und gelfreier Verfahren erforderlich ist. Im Proteomzentrum sind die wichtigsten Techniken der gelbasierten Hochdurchsatzproteomanalyse sowie der MALDI- und ESI-Massenspektrometrie dank der Förderung durch das BMBF, die DFG, das Land Mecklenburg-Vorpommern und die EU etabliert.
Membranproteine, oberflächenassoziierte und sekretierte Proteine in ihrer Ganzheit stehen im Fokus, da sie den ersten Kontakt mit dem Wirt aufnehmen und auch die Mehrzahl der Virulenzfaktoren ausmachen. Die Kombination der Aqua-Technologie mit einer Gelevaluierung (Delta-2D) lässt die absolute Quantifizierung der hoch exprimierten Proteine in der Zelle zu. Darüber hinaus kommen verschiedene Quantifizierungen für die gelfreie Proteomics (I-TRAQ, SILAC, Metabolic Labeling) oder auch labelfreie Techniken zum Einsatz, um ein quantitatives Protein Expression Profiling vorzunehmen. Schließlich lässt sich auch proteomweit das Schicksal einzelner Proteine von der Geburt bis zum Tode, von der Synthese über die posttranslationale Modifikation, Schädigung, Reparatur bis hin zum gezielten Abbau verfolgen. Erst dieser Panoramablick der Proteomics erlaubt die Adressierung zahlreicher zellbiologischer Fragestellungen, die bisher einer experimentellen Bearbeitung verschlossen blieben. Dieser weite Blickwinkel der Proteomics auf Leistungen von Organismen wird durch Transcriptom- und Metabolomanalysen komplettiert, die im Zentrum gut etabliert sind, womit eine systembiologische Perspektive von Projekten (z. B. BaCell-SysMO, BaSysBio, SFB/TRR34) möglich wurde. Die Genomics und Bioinformatik werden in enger Kooperation mit dem Genomlabor in Göttingen, moderne Imaging-Techniken in guter Zusammenarbeit mit der Gruppe um Jürgen Wehland in Braunschweig verfolgt.
