Professor und Direktor
Jack H. Skirball Zentrum für chemische Biologie und Proteomik
Arthur und Julie Woodrow Stuhl
Pflanzen nutzen eine bemerkenswerte Vielfalt an Fähigkeiten, um auf ihre Umgebung zu reagieren – sie können Licht, Wasser, Chemikalien und sogar Windströmungen wahrnehmen und wiederum mit anderen Pflanzen und Organismen in ihrer Umgebung in der Sprache der Chemie kommunizieren. Im Laufe der Millionen von Jahren haben sich Pflanzen entwickelt, um die Energie der Sonne zu nutzen, in unzähligen anspruchsvollen Umgebungen zu überleben, Kohlendioxid (das die meisten anderen Organismen als giftig empfinden) zu absorbieren und Nährstoffe aus verrottendem Leben im Boden zu sammeln, während sie fest im Boden verankert sind Boden. Aber Landwirte wollen die Art und Weise, wie Pflanzen wachsen, weiter verbessern, Schädlinge bekämpfen, natürliche Medikamente herstellen und gesunde Nahrungspflanzen anbauen. Um die Gesundheit und den Ertrag von Pflanzen auf global nachhaltige Weise zu verbessern, müssen Wissenschaftler zunächst verstehen, wie Pflanzen ihre Biologie und Chemie im Laufe der fast 450 Millionen Jahre langen Evolution bereits optimiert haben.
Joseph Noel untersucht die Struktur und Chemie der von Pflanzen produzierten Verbindungen und untersucht, wie Pflanzen einzigartige Wege entwickelt haben, um ihre eigenen Spezialprodukte herzustellen, die an nahezu jedes Ökosystem der Erde angepasst sind. Mit biologischen Tests testet er, wie sich das Verhalten einer Pflanze durch genetische Veränderungen verändert. Er setzt auch chemische Techniken ein, um die Produktionswege einer Pflanze im Labor nachzubilden. Zu den gewonnenen Erkenntnissen zählen Hinweise, wie sich die chemischen Reaktionen von Pflanzen verbessern oder der Klimawandel bekämpfen lässt. Noel hat beispielsweise die Struktur eines natürlichen Pflanzenpolymers namens Suberin – auch Kork genannt – aufgeschlüsselt, das reich an Kohlenstoffatomen ist, die aus dem Treibhausgas Kohlendioxid stammen, und das Pflanzen auch vor Umweltstressoren wie Dürre, Überschwemmungen, Krankheiten und Salz schützt . Da diese natürlichen Pflanzenmoleküle dicht mit Kohlenstoffatomen gepackt sind und der Zersetzung im Boden widerstehen, steigern sie die Vitalität des Bodens und dienen als Kohlenstoffspeicher, um möglicherweise die schädlichen Auswirkungen des Klimawandels abzumildern, die mit überschüssigem atmosphärischem Kohlendioxid einhergehen.
Mithilfe von Tricks, die er aus der Pflanzenbiologie und Biochemie gelernt hatte, entwickelte Noel das Enzym, das Pflanzen verwenden, um den Anti-Aging-Wirkstoff Resveratrol herzustellen, der häufig in Rotwein vorkommt. Diese Technologie wurde zur Herstellung von Resveratrol und verwandten Molekülen in anderen Pflanzen eingesetzt, um diese im ständigen Kampf gegen Umweltpathogene zu wappnen und gleichzeitig potenzielle ernährungsphysiologische Vorteile für den Menschen zu bieten.
Noels Gruppe entdeckte eine vollständigere chemische Struktur eines natürlichen Kohlenstoffspeichers namens Suberin, der in allen Pflanzen vorkommt und erklärt, warum es der Zersetzung widersteht und Pflanzen vor einer Vielzahl von Umweltbelastungen schützt.
Noels Team entdeckte, wie sich ein Enzym namens Chalconisomerase entwickelte, das Pflanzen in die Lage versetzt, lebenswichtige Produkte herzustellen. Die Forscher hoffen, dass dieses Wissen in die Herstellung von Produkten einfließen wird, die für den Menschen von Nutzen sind, darunter Medikamente und verbesserte Nutzpflanzen.
BS, Chemie, University of Pittsburgh at Johnstown
PhD, Chemie und Biochemie, Ohio State University
Postdoktorand, Yale University
Postdoktorand, National Science Foundation
Postdoktorand, National Institutes of Health
