209602 Mastermodul 2 "Molekulare Grundlagen der Signaltransduktion" (V+Pr) (WiSe 2026/2027)

Mastermodul 2 verbindet die molekularen Grundlagen der Signaltransduktion mit ihrer experimentellen Untersuchung. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie Zellen äußere Reize wahrnehmen, molekular verarbeiten und in eine angepasste Genexpression übersetzen. Die Regulation auf RNA-Ebene dient dabei als exemplarischer Zugang, um das Zusammenspiel von molekularer Struktur, spezifischer Erkennung und biologischer Funktion zu verstehen.
Ausgehend von den besonderen chemischen und strukturellen Eigenschaften der RNA werden ihre Funktionen als Informationsträger, regulatorisches Molekül und Bestandteil funktioneller Ribonukleoproteinkomplexe erarbeitet. Einen Schwerpunkt bilden die Biogenese und Wirkungsweise pflanzlicher microRNAs. Am Beispiel der miR398-vermittelten Regulation antioxidativer Enzyme wird untersucht, wie posttranskriptionelle Kontrolle zur Anpassung an abiotische Belastungen beiträgt. Der Vergleich unterschiedlicher Stressbedingungen verdeutlicht, dass die Wirkung eines Regulationsmechanismus vom jeweiligen biologischen Kontext abhängt.
Der praktische Schwerpunkt liegt auf molekularbiologischen Methoden zur Untersuchung RNA-basierter Regulationsprozesse. Hierzu gehören die Isolierung von RNA, die Beurteilung ihrer Qualität, die reverse Transkription sowie PCR-basierte Nachweis- und Quantifizierungsverfahren. Die Studierenden lernen, methodische Entscheidungen aus der biologischen Fragestellung abzuleiten und die Aussagekraft ihrer Ergebnisse kritisch einzuschätzen. Besondere Aufmerksamkeit gilt geeigneten Kontrollen, möglichen Verunreinigungen und methodischen Verzerrungen. Dabei wird zwischen Veränderungen der Transkriptmenge und weitergehenden Aussagen über Proteinaktivität oder zelluläre Signalverarbeitung unterschieden.
Begleitend werden Biosafety und Biosecurity anhand konkreter biologischer Beispiele diskutiert. Eigenschaften wie Vermehrungsfähigkeit, Gentransfer und ökologische Wechselwirkungen bilden den Ausgangspunkt für die Bewertung unbeabsichtigter Schäden und möglicher missbräuchlicher Anwendungen. Genome Editing, Gene-Drive-Systeme, synthetische Biologie und hypothetische Spiegelbakterien veranschaulichen unterschiedliche Herausforderungen. Darauf aufbauend werden grundlegende Funktionen der Biostoffverordnung und des Gentechnikrechts erschlossen und mit Arbeitssicherheit, Umweltschutz und Dual-Use-Verantwortung verknüpft.
Das Modul fördert damit experimentelle Kompetenz, mechanistisches Verständnis und eine reflektierte wissenschaftliche Urteilskraft. Die Studierenden sollen biologische Fragestellungen methodisch bearbeiten, Ergebnisse nachvollziehbar interpretieren und sicherheitsrelevante Anforderungen frühzeitig berücksichtigen können. Diese Fähigkeiten sind insbesondere für Tätigkeiten in der molekularen Diagnostik, biotechnologischen Forschung und industriellen Entwicklung grundlegend.