Forschungsfokus
Zellen von Pflanzen, Tieren und Menschen verfügen über ein komplexes System verschiedener Membranen, die eine intrazelluläre Kompartimentierung ermöglichen. Jede Membran besteht aus einer Lipiddoppelschicht und darin eingebetteten Proteinen, die zahlreiche, essentielle Funktionen erfüllen. Kanäle und Transporter kontrollieren den Transport von Ionen, Lipiden und Metaboliten. An der Signalweiterleitung sind Rezeptoren beteiligt, die Veränderungen in der zellulären Umgebung detektieren und zellspezifische Antworten initiieren. Störungen in den zellulären Transport- und Signalsystemen verursachen oft schwere Erkrankungen beim Menschen. Ziel unserer Forschungsarbeiten ist es, die molekularen Mechanismen der Transportsysteme und Signaltransduktion aufzuklären.
Aktuelle Forschungsprojekte
Molekulare Analyse von ATPasen auf Einzelvesikelebene
ATP-getriebene Lipidtransporter sind integrale Membranproteine, die den Transport von Lipiden über zelluläre Membranen vermitteln und dadurch zahlreiche lebenswichtige zelluläre Prozesse kontrollieren. Die Rekonstitution von aufgereinigten Transportern in Riesenvesikeln erlaubt uns, deren Aktivität in einer definierten Lipidumgebung mit zeitaufgelöster Fluoreszenzmikroskopie zu studieren. Die Kombination von biochemischen und bildgebenden Verfahren wird wichtige neue Einblicke in die molekularen Charakteristika und die Regulierung von Lipidtransportern geben.
Forschungsgruppe Lipid-Translokase-Dynamik
(Dr. Sarina Veit)
Wir erforschen Lipidtranslokasen mit besonderem Fokus auf Flippasen aus dem humanpathogenen Pilz Cryptococcus neoformans, einem bedeutenden Erreger schwerer Infektionen bei immungeschwächten Personen. Da der Lipidtransport eng mit der Virulenz des Pilzes verknüpft ist, ist es unser Ziel, die molekularen Mechanismen und Regulationsprinzipien aufzuklären, die der Funktion pilzlicher Flippasen zugrunde liegen. Durch die Kombination von Transporter-Aufreinigung, Rekonstitution und Ensemble-Assays mit Einzelvesikel-Assays untersuchen wir, wie einzelne Flippasen funktionieren. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf ihrer Regulation.
Wir nutzen heterologe Expression mit anschließender Affinitätsaufreinigung, um die Proteine zu gewinnen. Diese werden in vorgeformte große unilamellare Vesikel (LUVs) rekonstituiert, um eine geschlossene Membranumgebung für die weitere Analyse zu schaffen, z.B. für fluorometrische Aktivitätsassays. Darüber hinaus untersuchen wir die Kinetik des Translokationsprozesses auf Einzelvesikelebene mittels TIRF-Mikroskopie, durch einen selbst entwickelten Analysealgorithmus.
Forschungsgruppe Proteinmodifikation
(Dr. Julia Kriegesmann)
Proteine werden durch eine Vielzahl posttranslationaler Modifikationen reguliert, die ihre Lokalisation, Wechselwirkungen und Funktion bestimmen. Eine besondere Rolle spielen dabei Lipidmodifikationen, die Proteine an biologische Membranen dirigieren und zahlreiche zelluläre Signalprozesse steuern. Trotz ihrer zentralen Bedeutung sind die molekularen Mechanismen, durch die Lipidierungen die Funktion von Proteinen beeinflussen, bislang nur unvollständig verstanden.
Unsere Forschung verbindet chemische Biologie, Proteinchemie und biophysikalische Methoden, um die Rolle von Lipidmodifikationen in membranassoziierten Signalwegen zu untersuchen. Hierfür entwickeln wir neue Strategien zur gezielten chemischen Modifikation von Proteinen und nutzen diese Werkzeuge, um die Auswirkungen von Lipidierungen auf Proteinstruktur, Oligomerisierung, Membranbindung und biologische Funktion zu analysieren.
Langfristiges Ziel unserer Forschung ist es, allgemeine Prinzipien der Regulation von Proteinen durch Lipidmodifikationen zu verstehen und neue Ansätze zur gezielten Kontrolle membranassoziierter Signalprozesse zu entwickeln.