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 erforscht die Struktur und Chemie pflanzlicher Verbindungen und wie Pflanzen einzigartige Wege entwickelt haben, ihre eigenen, spezialisierten Produkte herzustellen, die an nahezu jedes Ökosystem der Erde angepasst sind. Mithilfe biologischer Tests untersucht er, wie genetische Veränderungen das Verhalten von Pflanzen verändern. Zudem setzt er chemische Verfahren ein, um die Produktionswege einer Pflanze im Labor nachzubilden. Seine Erkenntnisse liefern unter anderem Hinweise darauf, wie sich die chemischen Reaktionen von Pflanzen verbessern oder ihre Widerstandsfähigkeit erhöhen lassen. So hat Noel beispielsweise die Struktur eines natürlichen Pflanzenpolymers namens Suberin – auch Kork genannt – entschlüsselt. Suberin ist reich an Kohlenstoffatomen, die aus dem Treibhausgas Kohlendioxid stammen, und schützt Pflanzen vor Umweltstressoren wie Dürre, Überschwemmungen, Krankheiten und Salz. Da diese natürlichen Pflanzenmoleküle dicht mit Kohlenstoffatomen gepackt sind und der Zersetzung im Boden widerstehen, stärken sie dessen Vitalität und dienen als Kohlenstoffspeicher, um möglicherweise überschüssiges Kohlendioxid in der Atmosphäre zu reduzieren.
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
