Prof. Dr. Veronica Maurino-Lercher

Das mache ich!

Lehre

Zu meinen Lehraufgaben gehören im Bachelor Biologie das Pflichtmodul BP13 – Pflanzenphysiologie (Vorlesung, Praktikum und Seminar), das Wahlpflichtmodul WBIO-A-06 Proteintechnologie (Vorlesung, Praktikum und Seminar), im Master Plant Sciences: das Pflichtmodul PBPM – Plant Biochemistry, Physiology and Molecular Biology (Vorlesung und Seminar, PBPM1: Plant Molecular Physiology), die Blockübung PBB – Protein Biochemistry and Biotechnology (Vorlesung, Praktikum und Seminar). Wir bieten außerdem Masterarbeiten in verschiedenen Projekten an (siehe auch meine Forschung).

Forschung

Mich interessieren molekulare Anpassungen des Pflanzenstoffwechsels an Umweltveränderungen: Als sessile Organismen haben Pflanzen nur eine sehr begrenzte Kontrolle über ihre Umwelt. Sie kompensieren dies durch außergewöhnliche Plastizität, indem sie ihre Struktur und Physiologie in Echtzeit und über evolutionäre Zeiträume hinweg anpassen. Im Laufe der Pflanzenevolution haben sich adaptive Merkmale herausgebildet, die den Fortpflanzungserfolg in einem breiten Spektrum von Umweltbedingungen sicherstellen. Da die Umwelt jedoch variabel ist, führte die natürliche Auslese für die meisten adaptiven Merkmale auch zur Entwicklung von Regulierungsmechanismen, die sie auf molekularer Ebene als Reaktion auf die unmittelbare Umwelt anpassen. Wir interessieren uns für zentrale Stoffwechselprozesse, die an der Anpassung von Pflanzen an die sich ständig verändernde Umwelt beteiligt sind, und konzentrieren uns dabei auf den Stoffwechsel organischer Säuren (Drincovich et al., 2016: Maurino und Engqvist, 2015) und Systeme zur Kontrolle von Metabolitenschäden (Hüdig et al., 2018). Organische Säuren sind Zwischenprodukte der wichtigsten Kohlenstoffverarbeitungswege in Pflanzenzellen. Eine wichtige organische Säure ist Malat, das an zentralen Stoffwechselwegen wie der mitochondrialen Atmung, der Photorespiration und dem photosynthetischen C4-Zyklus beteiligt ist. Malat spielt auch eine wichtige Rolle bei Redox-Signalen und physiologischen Reaktionen auf biotische Herausforderungen und Metallionen im Boden. Eines unserer Hauptforschungsthemen ist die zelluläre Funktion und Regulation von Proteinen, die am Malat-Stoffwechsel beteiligt sind (Balparda et al., 2022: Fuchs et al., 2020: Elsässer, et al., 2020: Badia et al., 2020: Racca et al., 2018, Pires et al., 2016: Welchen et al, 2016: Badia et al., 2015: Voll et al., 2012: Zell et al., 2010). Der pflanzliche Stoffwechsel geht weit über die Grenzen der zentralen Stoffwechselwege hinaus. Als System der realen Welt ist er nicht so geordnet und perfekt, wie es im klassischen Biochemieunterricht gelehrt wird. Spontane Reaktionen und die Nebenaktivität von Enzymen tragen zur Bildung unerwünschter Verbindungen bei, die in den meisten Fällen für die Zelle schädlich sind. Diese "beschädigten Moleküle" vermehren sich, wenn Pflanzen Stressfaktoren ausgesetzt sind. Um Metabolitenschäden zu kontrollieren, haben Pflanzen mindestens drei verschiedene Arten von Systemen entwickelt, die auf Reparatur, Steuerung bzw. Auffangen basieren (Hüdig et al., 2015). Unser Ziel ist es, die molekulare Entwicklung und Regulierung von Proteinen zu entschlüsseln, die an prominenten pflanzlichen Kontrollsystemen beteiligt sind. Wir interessieren uns insbesondere für den photorespiratorischen Weg als Beispiel für Reparatursysteme (Schmitz et al., 2020: Schmitz et al, 2017: Hagemann et al., 2016: Esser et al., 2014): den C4-Photosyntheseweg als Beispiel für Steuersysteme (Hüdig et al, 2022: Tronconi et al., 2020: Alvarez et al., 2019: Bovdilova et al., 2019): der Glyoxylase-Weg als Fängersystem für reaktive Carbonylspezies (Schmitz et al., 2018: Schmitz et al., 2017). Wir untersuchen auch die regulatorischen Funktionen von reaktiven Sauerstoff- und Carbonylspezies im zellulären Stoffwechsel und in der Zellfunktion (Schmidt et al., 2020: von der Mark et al., 2020: Sewelam, 2014: Balazadeh et al., 2012). Die Forschungsaktivitäten meiner Gruppe tragen nicht nur zu einem detaillierten Verständnis zentraler pflanzlicher Stoffwechselprozesse bei. Wir entwickeln auch Strategien zur Verbesserung der Reaktionen von Pflanzen auf Umweltveränderungen, die zu einer besseren Ressourcennutzung und höheren Erträgen führen (Drincovich und Maurino, 2022: Maurino, 2019: Müller et al, 2018: Maier et al, 2012). Die Beantwortung dieser wichtigen Fragen erfordert die Kombination von Techniken aus der Biochemie, Molekularbiologie, Physiologie und Bioinformatik, wodurch unsere Forschung fest in einen interdisziplinären Kontext eingebettet ist.

Funktionen

Ich bin stellvertretendes Mitglied im Fakultätsrat, Mitglied des Prüfungsausschusses Bachelor, häufig Mitglied in Berufungskommissionen, Mitglied der Habilitationskommission. Als eine der wenigen weiblichen Professorinnen "MUSS" man oft in allen Ausschüssen mitarbeiten. Das ist für uns Frauen eine große Belastung, für die es keine Entschädigung gibt.

Lehre Englisch

Forschung Englisch

Molecular adaptations of plant metabolism to environmental changes: As sessile organisms, plants have very limited control over their environment. They compensate for this with extraordinary plasticity, adapting their structure and physiology in real time and over evolutionary timescales. In the course of plant evolution, adaptive traits have evolved to ensure reproductive success in a wide range of environmental conditions. But the environment is variable, and so natural selection for most adaptive traits also led to the evolution of regulatory mechanisms that adjust them at the molecular level in response to the immediate environment. We are interested in central metabolic processes involved in plant adaptations to the ever-changing environment, focussing on organic acid metabolism (Drincovich et al., 2016: Maurino and Engqvist, 2015) and metabolite damage control systems (Hüdig et al., 2018). Organic acids are intermediates of major carbon processing pathway in plant cells. A key organic acid is malate, which is involved in central pathways such as mitochondrial respiration, photorespiration, and the photosynthetic C4 cycle. Malate also plays an important role in redox signalling and physiological responses to biotic challenges and to metal ions in the soil. One of our main research topics is the cellular function and regulation of proteins involved in malate metabolism (Balparda et al., 2022: Fuchs et al., 2020: Elsässer, et al., 2020: Badia et al., 2020: Racca et al., 2018, Pires et al., 2016: Welchen et al, 2016: Badia et al., 2015: Voll et al., 2012: Zell et al., 2010). Plant metabolism extends well beyond the limits of central metabolic pathways. As a real-world system, it is not as orderly and perfect as it is taught in classical biochemistry classes. Spontaneous reactions and the side activity of enzymes contribute to the formation of unwanted compounds, which in most cases are harmful to the cell. These "damaged molecules” proliferate when plants are exposed to stress factors. To control metabolite damage, plants have evolved at least three different types of systems, based on repair, steering, and scavenging, respectively (Hüdig et al., 2015). We aim to decipher the molecular evolution and regulation of proteins involved in prominent plant control systems. We are specifically interested in the photorespiratory pathway as an example of repair systems (Schmitz et al., 2020: Schmitz et al, 2017: Hagemann et al., 2016: Esser et al., 2014): the C4 photosynthetic pathway as an example of steering systems (Hüdig et al., 2022: Tronconi et al., 2020: Alvarez et al., 2019: Bovdilova et al., 2019): the glyoxylase pathway as a scavenging system for reactive carbonyl species (Schmitz et al., 2018: Schmitz et al., 2017). We also investigate the regulatory functions of reactive oxygen- and carbonyl species in cellular metabolism and function (Schmidt et al., 2020: von der Mark et al., 2020: Sewelam, 2014: Balazadeh et al., 2012). The research activities of my group not only contribute to a detailed understanding of central plant metabolic processes. We are also developing strategies to improve plant responses to environmental changes, leading to better resource utilization and higher yields (Drincovich and Maurino, 2022: Maurino, 2019: Müller et al, 2018: Maier et al, 2012). Tackling these important questions requires the combination of techniques from biochemistry, molecular biology, physiology, and bioinformatics, firmly embedding our research in an interdisciplinary context.

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