=== Deutsche Version siehe unten ===

About Us: The BIOSCALE group is situated within the Chemical Engineering (CIW) Faculty of the KIT. Our goal is to tackle challenges in bioprocess development with a novel and interdisciplinary approach involving bioprocess engineering, molecular biotechnology and data science. Our team envisions a biologically driven bioprocess development while applying cutting edge next generation sequencing technology and pioneering a harmonization of the molecular and technical nature of biotechnological processes.

Project: Microbial cells continuously adapt their gene expression to changing environmental and process conditions. While most studies focus on genes that respond strongly to such perturbations, much less is known about genes that maintain stable expression across a broad range of conditions. However, this transcriptional robustness may be particularly relevant for bioprocess development and scale-up, where cells experience changing and heterogeneous environments and stable biological reference points are needed. In this project, large-scale transcriptomics datasets will be used to systematically identify transcriptionally robust genes in Corynebacterium glutamicum. Beyond their quantitative classification, a major focus will be the functional interpretation of these patterns by analyzing associated metabolic pathways, cellular functions and regulatory characteristics. Robustness patterns will further be related to defined bioprocess perturbations to investigate which cellular functions remain stable despite changing process conditions and which become responsive. Comparative analyses of orthologous genes in Escherichia coli and other biotechnologically relevant bacterial species will address whether transcriptional robustness represents a conserved biological property or differs between organisms. By shifting the focus from what changes to also what remains stable, the project aims to provide a complementary perspective on cellular adaptation and explore the relevance of transcriptional robustness for bioprocess characterization and scale-up.

Your tasks:

• Identification and functional characterization of robust and variable genes
• Investigation of transcriptional responses to defined bioprocess perturbations
• Analysis of large-scale transcriptomics datasets
• Quantification and evaluation of transcriptional robustness in Corynebacterium glutamicum
• Comparative analysis with orthologous genes in Escherichia coli and other species

Your qualification:

• Background in bioinformatics, biology, biotechnology, bioengineering or similar
• Basic knowledge and interest in bioinformatics
• Programming experience in R and/or Python and familiarity with the command line are desirable but not mandatory
• Strong analytical thinking and interest in understanding biological mechanisms underlying transcriptional responses

Contact:
Nele Grünig
nele gruenig ∂does-not-exist.kit edu

Transkriptionelle Robustheit as biologischer Indikator
für mikrobielle Prozessstabilität

Über uns: Die BIOSCALE-Gruppe ist an der Fakultät für Chemieingenieurwesen und Verfahrenstechnik (CIW) des KIT angesiedelt. Unser Ziel ist es, Herausforderungen in der Bioprozessentwicklung mit einem neuartigen und interdisziplinären Ansatz zu adressieren, der Bioverfahrenstechnik, molekulare Biotechnologie und Data Science miteinander verbindet. Unser Team verfolgt die Vision einer biologisch getriebenen Bioprozessentwicklung und setzt dabei modernste Next-Generation-Sequencing-Technologien ein, um die molekulare und technische Ebene biotechnologischer Prozesse stärker miteinander zu verknüpfen.

Projekt: Mikrobielle Zellen passen ihre Genexpression kontinuierlich an veränderte Umwelt- und Prozessbedingungen an. Während sich die meisten Studien auf Gene konzentrieren, die stark auf solche Veränderungen reagieren, ist deutlich weniger darüber bekannt, welche Gene ihre Expression über ein breites Spektrum an Bedingungen stabil halten. Diese transkriptionelle Robustheit kann jedoch insbesondere für die Bioprozessentwicklung und das Scale-up relevant sein, da Zellen hierbei wechselnden und heterogenen Umgebungen ausgesetzt sind und stabile biologische Referenzpunkte benötigt werden. In diesem Projekt werden umfangreiche Transkriptomdatensätze genutzt, um transkriptionell robuste Gene in Corynebacterium glutamicum systematisch zu identifizieren. Neben ihrer quantitativen Klassifizierung liegt ein wesentlicher Fokus auf der funktionellen Interpretation dieser Muster durch die Analyse zugehöriger Stoffwechselwege, zellulärer Funktionen und regulatorischer Eigenschaften. Darüber hinaus werden Robustheitsmuster mit definierten Bioprozess-Störungen in Beziehung gesetzt, um zu untersuchen, welche zellulären Funktionen trotz veränderter Prozessbedingungen stabil bleiben und welche darauf reagieren. Vergleichende Analysen orthologer Gene in Escherichia coli und weiteren biotechnologisch relevanten Bakterienarten sollen zeigen, ob transkriptionelle Robustheit eine konservierte biologische Eigenschaft darstellt oder sich zwischen verschiedenen Organismen unterscheidet. Indem der Fokus nicht nur auf Veränderungen, sondern auch auf stabilen Eigenschaften liegt, soll das Projekt eine ergänzende Perspektive auf die zelluläre Anpassung eröffnen und die Relevanz transkriptioneller Robustheit für die Charakterisierung und das Scale-up von Bioprozessen untersuchen.

Deine Aufgaben:
➢ Identifikation und funktionelle Charakterisierung robuster und variabler Gene
➢ Untersuchung transkriptioneller Reaktionen auf definierte Bioprozessperturbationen
➢ Analyse umfangreicher Transkriptomdatensätze
➢ Quantifizierung und Bewertung der transkriptionellen Robustheit in Corynebacterium glutamicum
➢ Vergleichende Analyse mit orthologen Genen in Escherichia coli und weiteren Spezies

Deine Qualifikationen:
➢ Hintergrund in Bioinformatik, Biologie, Biotechnologie, Bioingenieurwesen oder einem verwandten Fachgebiet
➢ Grundkenntnisse und Interesse an Bioinformatik
➢ Programmiererfahrung in R und/oder Python sowie Erfahrung mit der Kommandozeile sind wünschenswert, aber keine Voraussetzung
➢ Ausgeprägtes analytisches Denken und Interesse daran, die biologischen Mechanismen hinter transkriptionellen Reaktionen zu verstehen

Kontakt:
Nele Grünig
nele gruenig ∂does-not-exist.kit edu