Über uns
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Unsere Forschungsgruppe entstand im Jahr 2020 auf Basis früherer Kooperationen und gemeinsamer Anträge. Wir untersuchen den Zusammenhang zwischen der Strukturdynamik und Funktion von Proteinen sowie die Wechselwirkungen zwischen Proteinen mit modernen biophysikalischen Methoden. Unsere Werkzeugbibliothek umfasst zeitaufgelöste und stationäre Fluoreszenzspektroskopie, Infrarotspektroskopie, dynamische Lichtstreuung, isotherme Titrationskalorimetrie, mikroskalige Thermophorese und Quarzkristall-Mikrowaage.
Forschungsbereiche
• Untersuchung der Konformationsdynamik von Calmodulin in physiologisch relevanten Calciumionenkonzentrationen: Im Zytoplasma lebender Zellen liegt die Konzentration an Calciumionen in ruhenden Zellen bei etwa 100 nM, wobei durch Aktivierung Werte von einigen μM erreicht werden können, die höchsten Konzentrationen kann in Muskelzellen gemessen werden, etwa 15-18 μM. Calmodulin ist eines der wichtigsten Proteine, das die Wirkung von Kalziumionen vermittelt und möglicherweise die Funktion von Hunderten von Partnerproteinen verändert. Seine intrazelluläre Konzentration beträgt typischerweise einige μM, kann jedoch in Neuronen höher sein. Calmodulin verfügt über 4 Calciumbindungsstellen mit Affinitäten im Bereich von ~100 nM bis ~μM. Calciumfreies Calmodulin befindet sich nach bisheriger Auffassung in der ruhenden Zelle in einer geschlossenen Konformation, die sich durch die Bindung der 4 Calciumionen öffnet und an den dadurch frei gewordenen neuen Bindungsstellen die Zielproteine bindet. Anhand der oben genannten Zahlen lässt sich erkennen, dass in Calmodulin wahrscheinlich nie mehr als ein oder zwei Calciumionen gebunden sein werden. Wie wirkt Calmodulin also in der lebenden Zelle bei physiologischem Calciumspiegel?
• Untersuchung von Lipidrezeptoren, die mit G-Proteinen verbunden sind: Einige lipidbasierte Moleküle sind keine Bestandteile von Membranen oder Energiespeichern, sondern fungieren als Botenmoleküle bei Signalprozessen. Dabei sind die physiologischen Wirkungen von Lysophospholipiden und Endocannabinoiden oft gegensätzlich, obwohl ihre molekulare Struktur ähnlich ist. Die Frage ist, welche Unterschiede in den Struktur-Funktions-Beziehungen für diese unterschiedlichen physiologischen Effekte verantwortlich sind.
• Die Rolle von Protein-Lipid-Wechselwirkungen bei der Signalübertragung: Die Zielproteine von Lipid-Botenmolekülen sind nur teilweise bekannt, dies gilt insbesondere für Lysophospholipide, obwohl sie viele grundlegende physiologische Prozesse regulieren. Wir untersuchen die Lysophospholipid-Bindung von Transportproteinen und Signalproteindomänen, um Lipid-Signalprozesse aufzuklären.