PD Dr. Ines Krohn

Die zentralen Forschungsaspekte der AG Krohn

I. Neue Enzyme/Biomoleküle aus aquatischen und marinen Ressourcen für die Biotechnologie

Komplexe Multispezies-Biofilme sind oft unerwünschte Wucherungen auf Oberflächen und stellen sowohl im klinischen als auch im industriellen Umfeld eine Herausforderung dar. Die Analyse von Biofilmen und eine zuverlässige Diagnostik sind sowohl in der Industrie als auch im klinischen Umfeld oft sehr schwierig und zeitaufwändig. Daher haben wir eine umfassende Expertise in Bezug auf die Erkennung und Analyse aufgebaut. Wir analysieren Metagenome von komplexen Biofilmen, um tiefe Einblicke in die Funktionsweise dieser Konsortien zu gewinnen. Wir nutzen eine breite Palette von Omics-Analysen. EPS-Analysen (extrazelluläre polymere Substanzen) und bildgebende Verfahren wie die Elektronenmikroskopie sind ebenfalls fester Bestandteil unseres Portfolios.

II. Molekulare Mechanismen der Interaktion und Infektion zwischen Mikroalgen und Bakterien (synthetische Mikrobiologie und mikrobielle Konsortien)

In diesem Zusammenhang arbeiten wir aktiv an der Aufklärung von Prozessen, die bei der bakteriellen und zwischenartlichen Kommunikation und Interaktion eine Rolle spielen. Unser Hauptinteresse liegt darin zu verstehen, wie Mikroorganismen miteinander kommunizieren und interagieren. Wir suchen nach neuen Signalmolekülen und erforschen Möglichkeiten zur gezielten Steuerung von Wachstum und Produktion. Um dies zu erreichen, arbeiten wir mit gemischten Konsortien auf der Ebene ganzer Populationen sowie in Einzelzellanalysen. Bei diesen Untersuchungen rekonstruieren wir auch Multispezies-Konsortien und versuchen so, die natürlichen Bedingungen in technologischen Prozessen und natürlichen Umgebungen nachzuahmen. Dieser Ansatz ermöglicht uns tiefe Einblicke in 3D-Strukturen, Omics und gegenseitige Wirts- und Wirts-Mikrobiom-Interaktionen.

Besuchen Sie:
FUNDUS Microalgae Collection MZCH
Mikroalgen- und Zygnematophyceen-Sammlung (MZCH)
Ines Krohn Lab

I. MultiOmics-Analyse zur Bereitstellung neuer Biokatalysatoren und Biomoleküle

In einem weiteren zentralen Forschungsbereich nutzen wir die Metagenomik, um neue Biokatalysatoren und andere wertvolle Biomoleküle für biotechnologische Anwendungen zu gewinnen. Ein wichtiger Aspekt unserer Forschung ist die Nutzung des Potenzials nicht kultivierter Organismen oder ihrer Metagenome für die Biotechnologie. Heute weiß man, dass 99 % aller Mikroorganismen nicht oder nur schwer zu kultivieren sind. Dieses nahezu unbegrenzte Potenzial an neuen Enzymen und Molekülen wollen wir nutzbar machen. Bei der Identifizierung und Bereitstellung von Biokatalysatoren haben wir uns auf die Isolierung von Biofilm-hemmenden und Strukturbestandteile abbauenden Enzymen (z.B. Hydrolasen, Chelatasen, Endonukleasen, Deaminasen)

I. Kombinierte Bioinformatik und synthesebasierte Technologie

Derzeit bauen wir eine kombinierte bioinformatische und synthesebasierte Technologieplattform auf. Diese wird es uns ermöglichen, neue Biokatalysatoren aus Metagenomen schnell zu identifizieren und zu analysieren, wobei der Schwerpunkt sowohl auf der Grundlagen- als auch auf der angewandten Forschung liegt.

Diese werden in verschiedenen Bereichen wie Kosmetika, Abwasserbehandlung, Agrarwissenschaften und One-Health-Strategien eingesetzt - zum Beispiel durch die Erforschung von Mikroalgen und Bakterien als nachhaltige, multifunktionale Werkzeuge zur Verbesserung der Fischgesundheit und des Krankheitsmanagements in der Aquakultur. Durch die Nutzung der metabolischen und genetischen Vielfalt ausgewählter Mikroalgenarten identifiziert das Labor bioaktive Verbindungen mit antimikrobiellen, antioxidativen und quorum-quenching Eigenschaften. Durch metagenomische Analysen werden wichtige funktionelle Enzyme - wie Proteasen, Hydrolasen und Magnesiumchelatasen - charakterisiert, um die Entwicklung von Futtermittelzusätzen und Wasserbehandlungen auf Mikroalgenbasis zu unterstützen, die die Immunität der Fische stärken und den Druck durch Krankheitserreger verringern.

II. Gegenseitige Zusammenarbeit und zelluläre Signaltransduktion von Mikroalgen und ihrem Mikrobiom

Auf der Grundlage unserer Forschung, die detaillierte Einblicke in die gegenseitige Kooperation und zelluläre Signaltransduktion von Mikroalgen und ihrem Mikrobiom bietet, haben wir beispielsweise ein künstliches Pflanzen-Bakterien-System etabliert, an dem die Mikroalge Micrasterias radians MZCH 672 und verschiedene Bakterienisolate (z.B. Dyadobacter sp., Burkholderia sp., Variovorax sp., Porphyrobacter sp.) beteiligt sind.

II. Mutagenese-basierte Experimente decken artenübergreifende Wechselwirkungen auf

Unsere auf Mutagenese basierenden Experimente und Transkriptomanalysen deuten darauf hin, dass Dyadobacter eine Schlüsselrolle für das Wachstum und die Fitness von Algen in dieser Multispezies-Interaktion spielt und sehr gut an das Leben in der Phyosphäre angepasst ist.

Diese Methoden und Systeme lassen sich auf andere angewandte Forschungskontexte übertragen - insbesondere auf pflanzliche und lebensmittelbezogene Systeme. So führen wir beispielsweise Experimente durch, in denen wir den Einfluss von Mikroalgen-Bakterien-Konsortien auf die Keimung von Samen, die frühe Pflanzenentwicklung am Beispiel von Valerianella locusta (Feldsalat) und die Kontrolle von Pflanzenpathogenen, insbesondere die Hemmung von Biofilmbildung und Pathogenwachstum, untersuchen. Diese Studien zielen darauf ab, das Potenzial mikrobieller Konsortien zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit von Pflanzen und der Vitalität von Keimlingen aufzuzeigen. Diese Bemühungen tragen zur Entwicklung nachhaltiger und umweltfreundlicher Ansätze in der Landwirtschaft bei, die mit den Grundsätzen der „One Health“ und der zirkulären Bioökonomie in Einklang stehen.