Neuer Direktor am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie

Helge Bode ergänzt Forschungslandschaft am Marburger Campus Lahnberge mit Forschung zu mikrobiellen Naturstoffen

25. August 2020

Prof. Helge Bode heißt der neue Direktor am Max-Planck-Institut (MPI) für terrestrische Mikrobiologie in Marburg. Dort wird er in Zukunft die neue Abteilung „Naturstoffe in Organismischen Interaktionen“ leiten. Im Mittelpunkt seiner Forschung stehen die Bildung, Regulation und Funktion mikrobieller Naturstoffe.

Foto: Bode

Das Bundesland Hessen ist bereits seit mehreren Jahren Helge Bodes Forschungsheimat: Seit 2008 arbeitet er an der Universität Frankfurt, wo er u.a. im Rahmen von ERC Research Grants die Funktion und Biosynthese mikrobieller Naturstoffe erforscht.

Die medizinische Nutzung von Naturstoffen, seien es Antibiotika, Immun-Suppressiva oder Krebs-Medikamente, hat unser Leben revolutioniert. In Zeiten zunehmender Antibiotikaresistenzen geraten mikrobielle Naturstoffe wieder vermehrt in den Blick der Pharmaindustrie. Dabei steht unser Wissen um ihre Funktion, Bildung und ökologische Bedeutung in starkem Kontrast zu ihrer überwältigenden Vielfalt, betont Helge Bode: „Kommunikation findet bei Bakterien auf chemischer Ebene statt. Entsprechend sind Bakterien wie Miniatur-Fabriken - sie produzieren eine ungeheure Vielfalt von Naturstoffklassen und ihren Derivaten. Heutzutage stehen uns die Methoden zur Verfügung, um diese Substanzfülle zu erkennen und zu charakterisieren. Und um zu erforschen: wie, warum und wann werden sie gebildet? Wie ist ihre Bildung reguliert, und was ist ihre Funktion im natürlichen Lebensraum?“

Einerseits geht es dem Wissenschaftler um das grundsätzliche Verständnis all dieser Prozesse. Gleichzeitig ermöglicht die detaillierte Aufklärung der Biosynthesewege die Herstellung neuartige Naturstoffe. Idealerweise schließt sich dann sogar ein Kreis: mittels entsprechend modifizierter Metabolite lassen sich wiederum wichtige Fragen der Grundlagenforschung beantworten.

Der Forscher arbeitet mit einem überaus spannenden Modellsystem, bestehend aus Vertretern dreier Organismengruppen: Bakterien der Gattungen Photorhabdus und Xenorhabdus leben in Symbiose im Darm von bodenlebenden Nematoden (Fadenwürmern) der Gattungen Heterorhabditis bzw. Steinernema. Die Nematoden wiederum ernähren sich von Insektenlarven, in die sie die Bakterien injizieren, die dann die Insektenlarven als Nahrungsquelle für die Nematoden töten.

Trotz dieser ökologischen Komplexität lässt sich dieses tripartite Modellsystem im Labor in unterschiedlichen Teilkombinationen und in allen Lebensabschnitten untersuchen und, was besonders wichtig ist, genetisch manipulieren. Die Bakterien nehmen in diesem System eine zentrale Rolle ein. „Weil die Bakterien nie wissen, in welche Umgebung sie ihr Wirtsnematode transportieren wird, und sich ihr Lebensraum unerwartet ändern kann, haben sie ein besonders großes chemisches Arsenal auf Lager“, erklärt Helge Bode.

Besonders interessieren Bode die sogenannten nichtribosomalen Peptidsynthetasen (NRPS) der Bakterien, die in einer Art Baukasten-Prinzip neben Aminosäuren auch andere Bausteine zur komplexen Naturstoffen verarbeiten können. „NRPS gehören zu den am weitesten verbreiteten Biosynthese-Enzymen für Naturstoffe, deren Bedeutung und Funktion man im Einzelnen noch nicht gut kennt; wir können diese Enzymklasse sehr effizient manipulieren, so dass auch nicht-natürliche Naturstoffe entstehen.“ Um diese Fragen auf vielen Ebenen zu beantworten, setzt der neue Max Planck Direktor ein breites Spektrum von Methoden ein, die von HPLC-gekoppelter Massenspektrometrie über Genomanalysen bis hin zur synthetischen Mikrobiologie reichen. Dabei bietet das Max-Planck-Institut in Marburg beste Möglichkeiten.

„Insbesondere synthetische Mikrobiologie ist ein großer Schwerpunkt in Marburg und wir freuen uns, hier unter anderem mit der Manipulation von NRPS beizutragen, die ökologische Bedeutung der mikrobiellen Naturstoffe besser zu verstehen.“  Zumal Marburg mit der ehemaligen Gruppe von Prof. Dr. Mohamed Marahiel im Prinzip eine Wiege der NRPS-Forschung ist, wie Bode betont. Und der geschäftsführende Direktor des Marburger Instituts, Prof. Dr. Victor Sourjik, setzt hinzu: „Die neue Abteilung ergänzt auf ideale Weise die hier bereits vorhandenen Expertisen in bakterieller Zellbiologie, Systembiologie und synthetischer Biologie.“

Nach seinem Studium der Chemie und Biologie und der Promotion im Fach Chemie an der Universität Göttingen forschte Helge Bode in Göttingen, Braunschweig und als Stipendiat an der Stanford University, USA. 2004 trat er eine Juniorprofessur an der Universität des Saarlandes an, bevor er 2008 zur Universität Frankfurt wechselte, wo er im Rahmen von ERC Starting- und Advanced Grants forschte. Seine Tätigkeit in Frankfurt läuft bis Ende 2020 weiter, bis dahin wird er seine Abteilung am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie im Nebenamt aufbauen.

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