Naturstoff-Biotechnologie
Unsere Forschung
Die Natur brachte im Laufe der Evolution eine unvorstellbare Fülle und Vielfalt an Lebewesen hervor. Viele dieser Organismen haben spezialisierte Stoffwechselwege entwickelt, die kleine Moleküle - so genannte Naturstoffe - mit Funktionen erzeugen, die ihnen im täglichen Überlebenskampf Vorteile gegenüber ihren Konkurrenten verschaffen. Dazu gehören zum Beispiel Naturstoffe mit antibiotischer, antiviraler oder cytotoxischer Wirkung, die auch für die Anwendung in der Humanmedizin großes Potential aufweisen.
Das Ziel unserer Abteilung besteht in der Aufklärung der mikrobiellen Naturstoffwelt zur gezielten Entdeckung und Optimierung von Naturstoffen zur Bekämpfung von Infektionskrankheiten. Mit Hilfe moderner bioinformatischer Ansätze und der Entwicklung und Anwendung molekularbiologischer und biotechnologischer Werkzeuge tragen wir zur Entdeckung neuartiger Biowirkstoffe aus mikrobiellen Quellen bei. Durch die gezielte genetische Veränderung von Naturstoffbiosynthesewegen ermöglichen wir die gezielte strukturelle Optimierung sowie die verbesserte Produktion von Naturstoffen. Wir beleuchten im Detail, welche enzymatischen Prozesse die Natur zum Aufbau komplexer Wirkstoffmoleküle nutzt, machen besonders interessante Enzyme im Labor nutzbar und wenden diese zur effizienten biokatalytischen oder chemo-enzymatischen Wirkstoffsynthese an. Insgesamt ermöglicht unsere Forschung damit nicht nur, Naturstoffe effizient zu erschließen, sondern auch, ihr biologisches Potenzial über die von der Natur direkt zugänglichen Strukturen hinaus systematisch zu erforschen.
Unsere Forschung
Die Natur brachte im Laufe der Evolution eine unvorstellbare Fülle und Vielfalt an Lebewesen hervor. Viele dieser Organismen haben spezialisierte Stoffwechselwege entwickelt, die kleine Moleküle - so genannte Naturstoffe - mit Funktionen erzeugen, die ihnen im täglichen Überlebenskampf Vorteile gegenüber ihren Konkurrenten verschaffen. Dazu gehören zum Beispiel Naturstoffe mit antibiotischer, antiviraler oder cytotoxischer Wirkung, die auch für die Anwendung in der Humanmedizin großes Potential aufweisen.
Das Ziel unserer Abteilung besteht in der Aufklärung der mikrobiellen Naturstoffwelt zur gezielten Entdeckung und Optimierung von Naturstoffen zur Bekämpfung von Infektionskrankheiten. Mit Hilfe moderner bioinformatischer Ansätze und der Entwicklung und Anwendung molekularbiologischer und biotechnologischer Werkzeuge tragen wir zur Entdeckung neuartiger Biowirkstoffe aus mikrobiellen Quellen bei. Durch die gezielte genetische Veränderung von Naturstoffbiosynthesewegen ermöglichen wir die gezielte strukturelle Optimierung sowie die verbesserte Produktion von Naturstoffen. Wir beleuchten im Detail, welche enzymatischen Prozesse die Natur zum Aufbau komplexer Wirkstoffmoleküle nutzt, machen besonders interessante Enzyme im Labor nutzbar und wenden diese zur effizienten biokatalytischen oder chemo-enzymatischen Wirkstoffsynthese an. Insgesamt ermöglicht unsere Forschung damit nicht nur, Naturstoffe effizient zu erschließen, sondern auch, ihr biologisches Potenzial über die von der Natur direkt zugänglichen Strukturen hinaus systematisch zu erforschen.
Tobias Gulder
Wir nutzen Bioinformatik, Biotechnologie und (Bio)Katalyse, um mikrobielle Naturstoffe als neue Wirkstoffe gegen Infektionskrankheiten zu erforschen und zu optimieren.
Tobias A. M. Gulder studierte Chemie an der Universität Würzburg (Diplom 2004, Promotion 2008). Nach einem Postdoc-Aufenthalt an der Scripps Institution of Oceanography bei Bradley Moore (2008-2010) begann er seine unabhängige Arbeit als Liebig- und Emmy-Noether-Stipendiat an der Universität Bonn (2011-2014, Mentor Jörn Piel). Im Jahr 2014 nahm er den Ruf an die Technische Universität München als Professor für Biosystemchemie am Department für Chemie und am Center for Integrated Protein Science Munich (CIPSM) an. Im Jahr 2019 übernahm er den Lehrstuhl für Technische Biochemie an der Technischen Universität Dresden. Seit 2024 ist er Inhaber des Lehrstuhls für Naturstoff-Biotechnologie an der Universität des Saarlandes und Leiter der gleichnamigen Abteilung am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS). Seine Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Struktur, Biosynthese und Synthese von bakteriellen Naturstoffen. Dazu gehören unter anderem die Aufklärung neuer biosynthetischer Transformationen und deren Anwendung auf die biokatalytische Synthese von Naturstoffen sowie die Manipulation von Biosynthesewegen zur Erzeugung neuer Molekülstrukturen. Erst ist seit 2017 Mitglied und seit 2019 Vorsitzender des Editorial Boards des Journals Natural Product Reports (RSC).
Ausgewählte Publikationen
S. Schuler, M. Einsiedler, J. K. Evers, M. Malay, V. Uka, S. Schneider, T. A. M. Gulder; Expanding Polycyclic Tetramate Macrolactam (PoTeM) Core Structure Diversity by Chemo-Enzymatic Synthesis and Bioengineering; Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, Early View. doi: 10.1002/anie.202420335
M. Einsiedler, K. Lamm, J. F. Ohlrogge, S. Schuler, I. J. Richter, T. Lübken, T. A. M. Gulder; Product Selectivity in Baeyer–Villiger Monooxygenase-Catalyzed Bacterial Alkaloid Core Structure Maturation; J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 16203–16212. doi: 10.1021/jacs.4c04115
M. Einsiedler, T. A. M. Gulder; Discovery of extended product structural space of the fungal dioxygenase AsqJ; Nat. Commun. 2023, 14, 3658. doi: 10.1038/s41467-023-39111-2
P. M. D'Agostino, C. J. Seel, X. Ji, T. Gulder, T. A. M. Gulder; Biosynthesis of cyanobacterin, a paradigm for furanolide core structure assembly; Nat. Chem. Biol. 2022. doi: 10.1038/s41589-022-01013-7
C. Greunke, E. R. Duell, P. M. D'Agostino, A. Glöckle, K. Lamm, T. A. M. Gulder; Direct Pathway Cloning (DiPaC) to Unlock Natural Product Biosynthetic Potential; Metab. Eng. 2018, 47, 334–345. doi: 10.1016/j.ymben.2018.03.010
Publikationen
Eine vollständige Liste der Publikationen finden Sie auf der Webseite des HIPS.
