Struktur und Interaktionen von Biomolekülen

Die normalen Funktionen von Zellen, Geweben und Organen und damit auch das Bewahren eines gesunden Organismus erfordern ein komplexes Zusammenspiel biomolekularer Wechselwirkungen. Störungen dieser Wechselwirkungen sind mit einer Vielzahl von Krankheiten verknüpft. Somit spielt die Aufklärung der molekularen Strukturen und die dadurch bedingte Funktion von Proteinen, Enzymen, Zellmembranen und Lipidaggregaten sowie deren molekularer Interaktionen eine entscheidende Rolle für das grundlegende Verständnis (patho-)physiologischer Prozesse und die Entwicklung neuer Therapieansätze. Dazu gehören etwa hochspezifische Wirkstoffe, die gezielt auf pathologisch-strukturelle Veränderungen maßgeschneidert werden.

Innerhalb von BioHealth befasst sich der Forschungsbereich „Struktur und Interaktionen von Biomolekülen“ mit der Erforschung biomolekularer Wechselwirkungen und setzt dabei eine Reihe experimenteller und computergestützter Methoden der integrativen Strukturbiologie und Biophysik ein. Darunter werden insbesondere mikroskopische Techniken, wie die klassische Licht-/Fluoreszenzmikroskopie und Kryoelektronenmikroskopie (cryoEM), sowie Proteinkristallographie, Kernresonanzspektroskopie, (Einzelmolekül-)Fluoreszenzspektroskopie, Röntgen- und Neutronenkleinwinkelstreuung, Lichtstreuung, Kalorimetrie, Chromatographie, Mikrofluidik sowie quantenchemische und Molekulardynamiksimulationen verwendet.

Aktuell forschen wir an folgenden Themen:

• Struktur-Funktionsbeziehungen von Proteinen des intrazellulären und-intravaskulären Lipidstoffwechsels, die sowohl für den Energiehaushalt als auch für interzelluläre Kommunikation wichtig sind.
• Strukurbasierte Entwicklung von Inhibitoren von Lipasen aus humanpathogenen Bakterien
• Struktur und Funktion von Proteinen der Ribosomenbiogenese, insbesondere von AAA-ATPasen und RNA-Helikasen.
• Strukturelle Determinanten von Enzymeigenschaften, sowohl zur Entwicklung von Enzymen mit maßgeschneiderten Eigenschaften als auch zur Vorhersage von Enzymfunktionen.
• Strukturelle Charakterisierung von Proteinen und Lipiden der bakteriellen Zellmembran zur Entwicklung Membran-spezifischer Wirkstoffe
• Funktionen eukaryotischer Plasmamembranen, insbesondere der Lipidasymmetrie und deren Verlust in Krebszellen, was u.a. die Entwicklung von hochspezifischen Antitumor-Peptiden ermöglicht
• Interaktionen pharmakologisch wichtiger Membranrezeptoren – G-Protein-gekoppelter Rezeptoren und Rezeptortyrosinkinasen – mit natürlichen Liganden, Wirkstoffen und Antikörpern.
• Strukturbestimmung von Hauptallergenen zur mechanistischen Aufklärung allergischer Erkrankungen