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Doktorand/in: Metabolomics für Bioprozessprofiling und Stoffwechselanalyse

Ausschreibendes Institut: IBG-1 - Biotechnologie
Kennziffer: D163/2017, Biotechnologie, Bioingenieurwesen, Chemie, Biochemie

Die Untersuchung des mikrobiellen Stoffwechsels in Bezug auf seine Funktion und Regulation hat in der vergangenen Zeit große Fortschritte erzielt. Dazu haben maßgeblich analytische Techniken der Genomsequenzierung, sowie die Analyse des Transkriptoms und des Proteoms beigetragen. Ungeachtet dieser Fortschritte ist die Komplexität des Stoffwechselnetzwerks und seiner Regulation noch nicht vollständig verstanden. Im Bereich des Metabolic Engineering und der Bioprozessentwicklung haben die Technologieentwicklungen zur molekularbiologischen Erzeugung mittlerer und großer Stammbibliotheken und deren bioprozesstechnische Phänotypisierung mit Laborautomation eine große Beschleunigung erfahren.

Demgegenüber konnten die analytischen Werkzeuge für Metabolomics des globalen Stoffwechselnetzwerks für die Identifizierung und Quantifizierung von Produkten und insbesondere von Nebenprodukten mit hohem Durchsatz nicht Schritt halten. In der Konsequenz stellen die analytischen Techniken und Methoden für das quantitative Produkt- und Nebenproduktprofiling von Stammbibliotheken und Bioprozessen nun einen signifikanten Engpass auf automatisierten Robotik-Plattformen für Phänotypisierung und Bioprozessentwicklung dar.

Die AG Bioprozesse und Bioanalytik verfügt bereits über mehr als 20 Jahre Erfahrung im Bereich der qualitativen wie auch quantitativen Metabolomanalyse mit Flüssigkeitschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie (LC-MS/MS). Aufbauend auf diesem Know-How und den bestehenden Methoden sollen alternative chromatographische Materialien und Konzepte für die Weiterentwicklung dieser Metabolomplattform untersucht werden. Dabei steht die Erweiterung des identifizierbaren Metabolitspektrums auf das vollständige Metabolom mikrobieller Produzenten sowie die Reduktion der Analysenzeit pro Probe im Vordergrund. Damit soll die Grundlage geschaffen werden, um die LC-MS/MS als universelles quantitatives Werkzeug für das extrazelluläre Produkt- und Nebenproduktprofiling auf automatisierten Robotik-Plattformen einzusetzen. Für die quantitative Metabolitbestimmung mittels Massenspektrometrie wird die Anwendung von Referenzstandards mit stabiler Isotopenmarkierung, Derivatisierung oder Aufreinigung der Proben zu untersuchen sein.

Ein wichtiger neuer Aspekt wird dabei das Datenmanagement und die Entwicklung digitaler Workflows entlang der automatisierten LC-MS/MS Analysen und der Kultivierungsexperimente spielen, da die Menge an Prozess-, Analytik- und Stammdaten nicht mehr manuell gehandhabt werden kann. Die Projektaktivitäten haben dabei das klare Ziel mit den entwickelten Technologien und Methoden in die industrielle Umgebung zu gehen. Die Besetzung der Stelle erfolgt im Rahmen eines Drittmittelprojektes.

Für die Fortsetzung dieser Forschungsaktivität suchen wir eine/n Doktoranden/in für eine dreijährige Promotionsarbeit. Dabei geht es um HPLC-MS/MS Methodenentwicklung und Optimierung, sowie deren Anwendung zur schnellen Phänotypisierung von Stammbibliotheken und der Bioprozesscharakterisierung. Daneben kann die Anwendung für metabolische Fragestellungen wie allosterische Regulation oder Metabolic Channeling ein Rolle spielen. Zur Gewinnung des Probenmaterials werden die Mikroorganismen in Laborbioreaktoren im Batch oder Fed-Batch-Verfahren kultiviert.

Das Ziel ist dabei die translationale Forschung, d.h. die Entwicklung und Anwendung neuer innovativer Werkzeuge für die Bioprozessentwicklung und deren bidirektionaler Transfer in die industrielle Umgebung. Mit den aktuell verfügbaren Technologien geschieht dies bereits im Rahmen des durch die Helmholtz-Gemeinschaft geförderten „Microbial Bioprocess Lab – Ein Helmholtz Innovation Lab“. Dieses Projekt verbindet die starke grundlagenorientierte Forschung im Bereich bioprozesstechnischer und bioanalytischer Technologien am IBG-1 mit der industriellen Anwendung. Mehr Informationen und Literatur sind unter www.mibiolab.de zu finden.

Das Projekt ist in hohem Maße interdisziplinär und bedingt die Zusammenarbeit zwischen Ingenieuren, (Bio-)Chemikern, Molekularbiologen und der Bioinformatik. Die Finanzierung des 3-jährigen Projekts mit einer Vergütung nach 50% TVÖD E13 mit Zulage ist gegeben. Die Stelle kann ab sofort besetzt werden.

Informationen zum „Microbial Bioprocess Lab – Ein Helmholtz Innovation Lab“:
www.mibiolab.de

Literatur:
Paczia, N et al. (2012) Extensive exometabolome analysis reveals extended overflow metabolism in various microorganisms. Microbial Cell Factories 11, 122.
http://microbialcellfactories.biomedcentral.com/articles/10.1186/1475-2859-11-122

Castellana M et al. (2014) Enzyme clustering accelerates processing of intermediates through metabolic channeling. Nature Biotechnology 32(10) 1011-1018.

Weiterführende und aktuelle Literatur kann im Bereich Literatur auf der Seite www.mibiolab.de gefunden werden.

Anforderungen:
Hochschulstudium in Biotechnologie, Bioingenieurwesen, Chemie, Biochemie oder vergleichbarer Disziplin mit Master/Diplom 2,0 oder besser; großes Interesse an der bioanalytischen Fragestellung mit Chromatographie und Massenspektrometrie und die Fähigkeit in einem interdisziplinären Team zu arbeiten; Vorkenntnisse mit HPLC und MS basierten Techniken und/oder mikrobieller Kultivierung erwünscht, aber keine notwendige Voraussetzung.

Das Forschungszentrum Jülich möchte mehr Mitarbeiterinnen in diesem Bereich beschäftigen. Wir sind daher an der Bewerbung von Frauen besonders interessiert. Bewerbungen schwerbehinderter Menschen sind uns willkommen.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Marco Oldiges
Forschungszentrum Jülich GmbH
Institut für Bio- und Geowissenschaften
IBG-1: Biotechnologie
Leo-Brandt-Straße
52425 Jülich

Tel.: +49 (0)2461-61-3951

e-mail: m.oldiges@fz-juelich.de

http://www.fz-juelich.de/ibg/ibg-1/EN/Research/SystemsBiotechnology/bioproc/bioproc_node.html

Bitte senden sie ihre vollständigen Bewerbungsunterlagen entweder per e-mail oder postalisch an obige Kontaktdaten. Für Rückfragen oder weitere Informationen können sie sich gerne telefonisch an mich wenden.


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