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Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Dr. Ute Armbruster zur W2-Professorin für „Molekulare Photosynthese“ an der HHU ernannt

Prof. Dr. Anja Steinbeck, Rektorin der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU), ernannte am 10. Januar 2023 die Biologin Dr. Ute Armbruster zur W2-Professorin im Department Biologie. Sie untersucht, eingebunden in den Exzellenzcluster CEPLAS, die Anpassung der pflanzlichen Photosynthese an wechselnde Umweltbedingungen und die Aufbauprozesse sauerstoffbildender Strukturen.

Prof. Dr. Ute Armbruster ist Professorin für "Molekulare Photosynthese" an der HHU. Zoom

Dr. Ute Armbruster wurde am 10. Januar 2023 zur W2-Professorin für „Molekulare Photosynthese“ am Department Biologie der HHU ernannt. (Foto: HHU / Steffen Köhler)

Die Photosynthese ist einer der essentiellen Stoffwechselvorgänge in der Natur, von dem das Leben auf der Erde entscheidend abhängt. Der Begriff benennt den Vorgang, bei dem Organismen Lichtenergie nutzen, um Kohlenstoffdioxid in Zucker umzuwandeln und Sauerstoff aus Wasser freizusetzen.

Prof. Armbruster konzentriert sich auf die Photosynthese in Pflanzen. Ein Aspekt ihrer Arbeit ist die Anpassung an unterschiedliche Umweltbedingungen. Denn die Lichtenergie, die eine Pflanze empfängt, ist eine sehr variable Größe, die sowohl im Verlauf des Tages als auch im Jahresverlauf stark schwankt. Deshalb müssen die Pflanzen ihre Photosynthese sehr schnell anpassen können.

Bei dieser Arbeit ist es von Bedeutung, dass Photosynthese aus zwei Teilprozessen besteht: der Lichtreaktion, welche Sauerstoff freisetzt und der sogenannten Dunkelreaktion, bei der Kohlenstoff fixiert wird. Zusammen mit ihren Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern hat Prof. Armbruster einen Mechanismus aufgedeckt, der für die Kommunikation beider Teilreaktionen und somit für die Anpassung des gesamten photosynthetischen Prozesses an Lichtbedingungen von großer Bedeutung ist.

Zukünftig sollen an der HHU im Rahmen des Exzellenzclusters CEPLAS weitere regulatorische Mechanismen der Photosynthese aufgedeckt werden. Das Forschungsteam nimmt dabei an, dass eine möglichst schnelle Reaktion der Photosynthese auf äußere Umweltfaktoren einen Vorteil für Nutzpflanzen unter natürlichen Bedingungen darstellt. Prof. Armbruster: „Wir wollen ein tiefes molekulares Verständnis der beteiligten Faktoren und ihres Zusammenspiels erlangen. Dies ist essentiell für züchterische Verbesserungen der Photosynthese, um dadurch die Nutzpflanzenproduktion steigern zu können.“

Die Arbeitsgruppe entschlüsselt in ihrem zweiten Schwerpunkt den genauen Aufbauprozess des sauerstoffproduzierenden Photosystems, genannt „PSII“. Pflanzliches PSII ist hochkomplex und -reaktiv. Als funktionelle Einheit besteht es, zusammen mit den Lichtsammelkomplexen, aus 533 molekularen Komponenten. Gefragt wird zum einen, wie der Zusammenbau dieser Komponenten gerichtet erfolgt. Zum anderen geht es darum, wie währenddessen verhindert wird, dass die Lichtenergieaufnahme – durch eingebaute Pigmente – die entstehenden und noch nicht funktionsfähigen PSII-Moleküle schädigen kann.

An ihren vorherigen Forschungsstationen entdeckte Armbruster mehrere Proteine, die wichtige Rollen während der Entstehung des PSII-Komplexes einnehmen: „Ein Ziel unserer zukünftigen Arbeit wird es nun sein, PSII im Labor mit Hilfe dieser und weiterer Proteine nachzubauen. Dies wird uns unter anderem zeigen, wie weit wir diesbezüglich mit unserem molekularen Verständnis bereits sind.“

Zur Person

Ute Armbruster (geboren 1978 in Kleve am Niederrhein) studierte Biologie in Bonn und Köln (Diplom 2004) und promovierte 2008 an der Ludwig-Maximilian-Universität in München. Als Postdoc arbeitete sie anschließend in München, an der Carnegie Institution for Science in Stanford/USA und an der University of California in Berkeley/USA. Von 2015 bis 2023 leitete sie eine Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam. Ab Februar 2023 ist sie W2-Professorin für „Molekulare Photosynthese“ an der HHU.

Prof. Armbruster will in ihrer Forschung die pflanzliche Photosynthese genauer verstehen, vor allem im Hinblick auf die Anpassung an wechselnde Umweltbedingungen und auf den Aufbau des Photosyntheseapparats. Sie veröffentlichte rund 30 wissenschaftliche Arbeiten, darunter in Zeitschriften wie Plant Physiology, PNAS, Nature Plants und Nature Communications. Sie wurde unter anderem mit einem Forschungsstipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) ausgezeichnet und führte das trinationale ERA-CAPS-Konsortium Flux4LIVES an.

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