Anne Jaczkowski (Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover)
Anne Jaczkowski erhielt den Preis für die beste pflanzenwissenschaftliche Master-Arbeit, die an der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover im Jahr 2024 erstellt wurde, von der Deutschen Botanischen Gesellschaft für die Arbeit:
Von einzelnen Schritten bis zu komplexen Stoffwechselwegen – Aufklärung biosynthetischer Prozesse durch heterologe Expression in Nicotiana benthamiana
Diese Masterarbeit kombiniert komplexe bioinformatische und biotechnologische Methoden mit dem Ziel, die Aufklärung sowie die heterologe Rekonstruktion der Biosynthese spezialisierter pflanzlicher Naturstoffe zu optimieren - ein Vorhaben von großer wissenschaftlicher Relevanz für die biotechnologische Produktion pflanzlicher Wirkstoffe.
Pflanzliche Naturstoffe sind aufgrund ihrer vielfältigen biologischen Aktivität und somit potenziellen Anwendung in Bereichen wie Medizin, Lebensmittelindustrie und Landwirtschaft von großer Bedeutung für den Menschen. Jedoch ergeben sich für die biotechnologische Produktion von pflanzlichen Wirkstoffen zwei zentrale Herausforderungen: die Aufklärung ihrer Biosynthese sowie deren Nachbildung in einem geeigneten Produktionsorganismus. Dabei erweist sich bereits die Entschlüsselung einzelner Biosyntheseschritte oft als äußert komplex, vergleichbar mit der Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Um den Aufwand des Screenings potenzieller Genkandidaten durch eine gezielte Vorauswahl effektiv zu reduzieren, kommen in dieser Masterarbeit komplexe bioinformatische Methoden wie Orthogruppen- und Phylogenie-Analysen zum Einsatz. Konkret wird dies am Beispiel der Synthese bestimmter Substanzen aus Lauchgewächsen demonstriert, deren Abbauprodukte für den charakteristischen Geruch und Geschmack dieser Pflanzen verantwortlich sind.
Des Weiteren beschäftigt sich diese Masterarbeit mit der Frage, wie die Rekonstruktion komplexer, mehrschrittiger Biosynthesewege in der heterologen Screening- und Produktionspflanze Nicotiana benthamiana verbessert werden kann. Zu diesem Zweck wurde die Methode des Modular Clonings (MoClo) eingesetzt, um die Übertragung mehrerer Syntheseschritte zu bündeln. Dies kann in Zukunft nicht nur die Aufklärung nachfolgender Biosyntheseschritte erleichtern, sondern langfristig auch zu einer effizienteren biotechnologischen Produktion von pflanzlichen Wirkstoffen beitragen. In diesem Kontext wurde die heterologe Biosynthese von Quassinoiden – komplexen Naturstoffen mit potenziellen Anwendungen als Arzneimittel oder Pflanzenschutzmittel – exemplarisch behandelt.
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Anne Jaczkowski fertigte die Arbeit am Institut für Botanik in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Jakob Franke an.