Exzellente Nachwuchs-Biowissenschaftler mit BIOTECHNICA Studienpreis 2011 ausgezeichnet

Der BIOTECHNICA Studienpreis wird vom Verband Biologie, Biowissenschaften und Biomedizin (VBIO e. V.) ausgeschrieben. Ziel ist, Nachwuchswissenschaftler im Bereich der Biowissenschaften frühzeitig zu fördern, innovative Potentiale hervorzuheben und die Vielfalt der modernen Biowissenschaften aufzuzeigen. Die Auszeichnung ist mit insgesamt 5.000 Euro dotiert und wird von Roche unterstützt.

Die ausgewählten Arbeiten zeichnen sich durch besonders Exzellenz, ein breites Methodenspektrum und einen hohen Grad von Interdisziplinarität aus. Alle eingereichten Arbeiten waren von ausgesprochen hoher Qualität, was der Jury die Auswahl nicht gerade einfach gemacht hat“, so Prof. Diethard Tautz, Präsident des VBIO. „Andererseits belegt gerade die Leistungsdichte, welches enorme Potential an Wissen, Können und Engagement die biowissenschaftlichen Nachwuchskräfte haben“, so Tautz weiter.

Dr. Ralf Mauritz, Director R&D Roche Applied Science, zeigte sich ebenfalls beeindruckt. „Exzellenter wissenschaftlicher Nachwuchs ist die Basis für neue zukunftsweisende Entdeckungen in Medizin und Biotechnologie“, so Mauritz am Rande der Preisverleihung. „Zentrales Anliegen von Roche ist es, talentierte wissenschaftliche Nachwuchskräfte zu unterstützen und ihnen zusätzliche Möglichkeiten der Qualifikation zu erschließen“, ergänzte er.

Informationen zu den ausgezeichneten Arbeiten

1. Preis (2.500 Euro)

Dipl. Mol. Biomedizin Matthias Zehner, LIMES-Institut Bonn, Cellular Immunology und University of York, Centre for Immunology and Infection

„Analyse von molekularen Mechanismen der Mannoserezeptor-vermittelten Kreuzpräsentation mittels endosomaler Durchflusszytometrie“

Die Diplomarbeit von Matthias Zehner widmet sich den molekularen Mechanismen der Kreuzpräsentation von Antigenen, und damit einem Vorgang, der eine essentielle Rolle bei der Entstehung einer adaptiven Immunreaktion gegen Viren oder Tumore spielt. Um eine Immunreaktion zu induzieren, werden extrazelluläre Antigene von dendritischen Zellen aufgenommen, aus den Endosomen in das Zytoplasma transportiert, proteasomal abgebaut und anschließend auf MHC I- bzw. II.-Komplexen präsentiert (Kreuzpräsentation).

Auf welcher der MHC-Komplexe die extrazellulären Antigene dabei präsentiert werden, wird vom Mechanismus der Endozytose bestimmt. Beispielsweise werden Antigene, die vom Mannoserezeptor (MR) aufgenommen werden, in eine separate Endosomenpopulation geschleust, von wo sie ausschließlich für die Kreuzpräsentation weiterverarbeitet werden. Die molekularen Mechanismen der über den Mannoserezeptor vermittelten Kreuzpräsentation – insbesondere der bisher ungeklärte Vorgang des Antigen-Exports aus dem endosomalen Kompartiment in das Zytosol - standen im Mittelpunkt der in der Arbeitsgruppe von Prof. Burgdorf am LIMES Institut der Universität Bonn angefertigten Diplomarbeit.

Eine wichtige Rolle spielt dabei die AAA+ ATPase p97, die die Energie für den Transport von Antigenen durch die Membran des Endosoms in das Zytosol der Zelle bereit stellt.

Um die Rekrutierung der p97 ATPase an die endosomale Membran untersuchen zu können, hat Matthias Zehner eine neue Methode - die endosomale Durchflusszytometrie - etabliert, die eine neuartige Möglichkeit zur genauen Betrachtung von einzelnen Gruppen von Endosomen darstellt. Bei dieser Methode werden Endosomen von der Zellumgebung losgelöst, mit Fluorochrom-gekoppelten Antikörpern gefärbt und anschließend mittels Durchflusszytometrie analysiert.

Matthias Zehner hat damit eine Technik etabliert, die es ermöglicht, künftig die wesentlichen offenen Fragen der Kreuzpräsentation  zu untersuchen.

2. Preis (1.500 Euro)

Dipl.-Biol. Sebastian Gruber, LMU München Dep Biologie II, Anthropologie und Humangenetik

„Anthropologie der hochmittelalterlichen Bevölkerung der Burggrafschaft von Dohna (Sachsen)“

Dipl.-Biol. Sebastian Gruber untersuchte in seiner Diplomarbeit das Leben von 19 Personen aus dem Hochmittelalter mit Methoden der historischen Anthropologie. Diese ist als interdisziplinäre Wissenschaft in der Biologie angesiedelt und leistet durch die Analyse sterblicher Überreste des Menschen mit modernsten Labormethoden einen Beitrag zum historischen Wissen.

Gruber untersuchte die Skelette sorgfältig und analysierte Teile ihres Erbgutes. Neben Röntgenbildern wurde auch die Mikrostruktur des Knochens ausgewertet und dessen Atomzusammensetzung massenspektroskopisch bestimmt.

“Man ist, was man isst“ – so lautet ein Ergebnis der Untersuchungen. Sebastian Gruber konnte zeigen, dass die atomare Zusammensetzung des Knochens und der Zähne Rückschlüsse auf die Ernährungsgewohnheiten und Herkunft ermöglichen. Durch eine geschickte Verknüpfung der verwendeten Methoden konnte Sebastian Gruber in seiner Diplomarbeit individuelle Lebenslaufparameter wie Alter, Geschlecht, Größe, Krankheiten, Herkunft, Migration, Ernährung, Verwandtschaft und ethnische Abstammung der hochmittelalterlichen Menschen aus Dohna klären und überzeugend interpretieren. Eine Verwandtschaft der Individuen untereinander konnte zwar nicht bestätigt werden, dafür aber, dass zwei Frauen, die in einem Kopfnischengrab bestattet wurden, möglicherweise aus einer anderen Region stammten. Eine Erklärung für die häufig auftretenden Beinerkrankungen könnte die Lage Dohnas an einer wichtigen Handels-, Pilger- und Heeresstraße am Rande des Osterzgebirges sein. Neben vielen weiteren Erkenntnissen konnte Sebastian Gruber noch zeigen, dass die untersuchten Individuen gut ernährt waren, häufig Fleisch oder tierische Produkte aßen und ihr Trinkwasser vermutlich aus einem Brunnen bezogen.

3. Preis (1.000 Euro)

M.Sc. Neuro- und Verhaltenswissenschaften Lena Veit, Universität Tübingen, Graduate School of Neural and Behavioural Sciences/International Max Planck Research School

"Respiratory Patterning and Forebrain Involvement in Early Song Development"

Zebrafinken sind eines der wichtigsten Tiermodelle für die Untersuchung der neuronalen Grundlagen erlernter Vokalisationen. Der Gesang erwachsener Zebrafinken ist extrem stereotyp und zeitlich präzise, während die Jungvögel in einer Phase des Ausprobierens den Gesang erst üben (Subsong).

Bei erwachsenen Zebrafinken wird jede Silbe des Gesangs während eines eigenen Ausatem-Pulses produziert, und jede Lücke wird für einen schnellen Atemzug genutzt.

Bei jungen Zebrafinken treten besonders lange Ausatem-Pulse auf, die mehrere Silben und auch Perioden ohne Vokalisation enthalten. Die Koordination von Vokalisation und Atmung ist demnach nur sehr unvollständig.

In ihrer Masterarbeit hat Lena Veit untersucht, wie Zebrafinken im Laufe ihrer Individualentwicklung lernen, die Gesangsproduktion mit der Respiration zu koordinieren.

Ihre Ergebnisse zeigen, dass Atem- und vokale Ereignisse beim Gesang erwachsener Zebrafinken so eng miteinander verknüpft sind, dass aus dem Muster von Silben und Lücken im Gesang verlässlich auf zeitliche Eigenschaften der zugrunde liegenden Ein- und Ausatem-Pulse geschlossen werden kann. Im Subsong junger Tiere beschreiben die akustischen Übergänge hingegen nur einen Teil des Verhaltens: Die respiratorischen Ereignisse bleiben weitgehend unsichtbar, so lange lediglich akustische Aufnahmen gemacht werden.

Zusätzlich untersuchte Lena Veit die Rolle des prämotorischen Gesangskerns HVC für die Entwicklung des Atemmusters. Diese Hirnstruktur  ist wesentlich für die Kontrolle des erwachsenen Gesangs. Nach Läsionen dieses Gesangszentrums produzieren ausgewachsene Vögel Laute, die denen junger Vögel ähneln und von einem Lernnetzwerk im Gehirn gesteuert werden. Auch auf der Ebene des Atemmusters fand Lena Veit, dass diese Manipulation zu einer scheinbaren Rückentwicklung führt, also zu den langen Atempulsen und der fehlenden Koordination, die für den Gesang junger Vögel charakteristisch erscheinen.