EFRE-Förderung

Antragstellerin:

Prof. Dr. Maria Mittag, Matthias-Schleiden-Institut, Allgemeine Botanik

Aktenzeichen:

2019 FGI 0025

Titel des Vorhabens:

Hochdurchsatz-Massenspektrometrie zur Bearbeitung von aktuellen Fragen in der Ernährungs- und Alternsforschung

Kurztitel:

Nutriproteom-Analysen

Spezialisierungsfeld:

„Gesundes Leben und Gesundheitswirtschaft“ Leitziele LGLG 1.1 und 1.2 mit primärem Fokus auf LGLG 1.1: In Thüringen werden führende Lösungen in der Analytik, der Diagnostik, dem Monitoring und der Therapie für medizinische Anwendungen und für eine gesunde Ernährung geschaffen.

Ansprechpartner:

Koordination: Prof. Dr. Maria Mittag (Matthias-Schleiden-Institut, Direktorin, Professur für Allgemeine Botanik), e-mail: m.mittag@uni-jena.de

Betreuung MS-Anlage: PD Dr. Volker Wagner (Matthias-Schleiden-Institut), e-mail: volker.wagner@uni-jena.de

Weitere beteiligte Arbeitsgruppen:

Prof. Dr. Lars-Oliver Klotz (Institut für Ernährungswissenschaften, Professur für Nutrigenomik)

Prof. Dr. Erika Kothe (Institut für Mikrobiologie, Direktorin, Professur für Mikrobielle Kommunikation)

Prof. Dr. Stefan Lorkowski (Institut für Ernährungswissenschaften, Direktor, Professur für Biochemie und Physiologie der Ernährung)

Prof. Dr. Ralf Oelmüller (Matthias-Schleiden-Institut, Professur für Pflanzenphysiologie)

Prof. Dr. Günter Theißen (Matthias-Schleiden-Institut, Professur für Genetik)

Prof. Dr. Jan Schirawski (Matthias-Schleiden-Institut, Professur für Genetik)

Jun.-Prof. Dr. Julie Zedler (Matthias-Schleiden-Institut, Junior-Professur für Synthetische Biologie photosynthetischer Organismen)

Kurze Beschreibung des Vorhabens:

Der rasante Anstieg der Bevölkerung auf unserer Erde und ein Anstieg der Lebenserwartung werden langfristig zu einer erheblichen Nahrungsknappheit führen. Ein Großteil der bislang genutzten Nahrungsmittel entsteht aus Früchten (einschließlich der Karyopsen der Getreide), welche wiederum Ergebnisse der Blütenentwicklung sind. Mais, Reis und Hirse gehören zu den weltweit am meisten angebauten Getreiden. Bei Infektionen dieser Kulturpflanzen mit Pilzen kommt es zu massiven Ernteausfällen. Gleichzeitig sind bestimmte Pilze, die mit Pflanzenwurzeln assoziiert sind (Mykorrhiza), essentiell, um überhaupt ein effizientes Wachstum der Pflanzen zu gewährleisten. Aufgrund der klimabedingt immer knapper werdenden Nutzflächen zur Deckung der Welternährung wird ein Verständnis der pflanzlichen Wachstums- und Entwicklungsprozesse und ihrer symbiontischen bzw. schädlichen Partner ebenso wie der Bedarf an pflanzlichen innovativen Nahrungsmitteln mit zusätzlichen Gesundheitsvorteilen von immer größerem Interesse. Außerdem rückt die Nutzung von Algen und Cyanobakterien, welche zur Kultivierung relativ wenig Platz benötigen, als zusätzliche Nahrungsmittel immer mehr in den Fokus. Algen werden in asiatischen Ländern bereits seit Jahrzehnten genutzt und sind auch in Europa inzwischen akzeptiert. So werden die Mikroalge Chlorella oder Cyanobakterien wie Spirulina schon jetzt als hochwertige Nahrungsergänzungsmittel eingesetzt.

Die hier assoziierten PIs beschäftigen sich mit Faktoren (abiotische wie Licht oder Temperatur und biotische wie die Interaktion mit symbiontischen bzw. toxischen Pilzen oder Bakterien), die das Wachstum oder die sexuelle Vermehrung von höheren Pflanzen bzw. Algen  beeinflussen, oder sie untersuchen direkt die Blütenbildung und Fruchtentwicklung  bzw. die Gestaltung von neuartigen Algen mit bioaktiven Stoffen. Diese Prozesse und ihre zugrundeliegenden Proteinregulatoren, die das Wachstum und die Vermehrung von höheren Pflanzen und Algen positiv bzw. negativ beeinflussen können, sind ein Hauptaspekt dieses Antrags. Der zweite Hauptaspekt ist die Regulation von Alterungsprozessen, deren Verständnis dazu beitragen soll, Faktoren für eine erhöhte Lebenserwartung zu identifizieren, und hierbei auch die Bedeutung von Nährstoffen zur Entstehung und Vermeidung von altersassoziierten Erkrankungen zu analysieren.

Für die Nutriproteomanalysen haben wir eine hochwertige LC-ESI-MS/MS Geräteanlage für eine Proteomik-Plattform beantragt, die qualitativ und quantitativ Messungen mit höchster Massengenauigkeit, einem großen messbaren Massenbereich und einer hohen Zahl an MS/MS-Messungen pro Sekunde durchführen kann.