Strukturforschung

Bei Proteinen gehen Form und Funktion Hand in Hand: Jedes Protein besitzt eine definierte dreidimensionale Struktur, ohne die es seine Aufgaben nicht erfüllen kann. Fehlerhafte Strukturen können zu Fehlfunktionen und zur Entstehung von Krankheiten führen. Mehrere Forschungsteams am Max-Planck-Institut für Biochemie (MPIB) widmen sich deshalb dem räumlichen Aufbau der Proteine. Ihre Untersuchungen liefern auch medizinisch interessante Ergebnisse und können im Idealfall als Basis für die Entwicklung neuer Therapiemöglichkeiten dienen.

Lebende Zellen sind sehr komplizierte und aus Tausenden verschiedenen Makromolekülen gebildete Reaktionsräume mit noch vielen Unbekannten. Proteine organisieren sich oft zu großen molekularen Komplexen, die wichtige Aufgaben wahrnehmen, aber außerhalb der Zelle instabil sind. Wolfgang Baumeister und sein Team untersuchen, welche Strukturen sie in natürlicher Umgebung ausbilden und wie sie mit anderen Zellbestandteilen zusammenarbeiten.

Molekulare Strukturbiologie

Zellen live und in 3D

Lebende Zellen sind sehr komplizierte und aus Tausenden verschiedenen Makromolekülen gebildete Reaktionsräume mit noch vielen Unbekannten. Proteine organisieren sich oft zu großen molekularen Komplexen, die wichtige Aufgaben wahrnehmen, aber außerhalb der Zelle instabil sind. Wolfgang Baumeister und sein Team untersuchen, welche Strukturen sie in natürlicher Umgebung ausbilden und wie sie mit anderen Zellbestandteilen zusammenarbeiten. [mehr]
Die DNA in der Zelle ist ständig unter Beschuss: UV-Licht, Chemikalien und radioaktive Strahlung können dazu führen, dass die DNA beschädigt wird und sogar an einer Stelle bricht. Weil solche Schäden schwere Krankheiten wie Krebs oder Geburtsdefekte auslösen können, werden sie von der Zelle so schnell wie möglich behoben. Christian Biertümpfel möchte mit seiner Forschungsgruppe diese Reparaturmechanismen besser verstehen.

Molekulare Mechanismen der DNA-Reparatur

DNA-Doktoren

Die DNA in der Zelle ist ständig unter Beschuss: UV-Licht, Chemikalien und radioaktive Strahlung können dazu führen, dass die DNA beschädigt wird und sogar an einer Stelle bricht. Weil solche Schäden schwere Krankheiten wie Krebs oder Geburtsdefekte auslösen können, werden sie von der Zelle so schnell wie möglich behoben. Christian Biertümpfel möchte mit seiner Forschungsgruppe diese Reparaturmechanismen besser verstehen. [mehr]
Innerhalb einer Zelle läuft die Kommunikation zwischen Zellkern und Zellplasma permanent auf Hochtouren. Ein ausgeklügeltes zelluläres Qualitätsmanagement sorgt dafür, dass dabei keine Fehler auftreten. Die Wissenschaftler um Elena Conti untersuchen, wie der Informationsaustausch funktioniert und wie Fehler aufgespürt und beseitigt werden.

Zelluläre Strukturbiologie

mRNA-Qualitätskontrolle in der Zelle

Innerhalb einer Zelle läuft die Kommunikation zwischen Zellkern und Zellplasma permanent auf Hochtouren. Ein ausgeklügeltes zelluläres Qualitätsmanagement sorgt dafür, dass dabei keine Fehler auftreten. Die Wissenschaftler um Elena Conti untersuchen, wie der Informationsaustausch funktioniert und wie Fehler aufgespürt und beseitigt werden. [mehr]
Molekulare Maschinen nehmen in der Zelle zahlreiche zentrale Aufgaben wahr. Ihre komplexe Struktur ist aus vielen Einzelteilen aufgebaut, die dank moderner Methoden inzwischen identifiziert werden können. Meist bleibt jedoch unklar, wie sie zusammengehören. Das wollen Friedrich Förster und sein Team herausfinden.

Modellierung von Proteinkomplexen

3D-Puzzle in der Zelle

Molekulare Maschinen nehmen in der Zelle zahlreiche zentrale Aufgaben wahr. Ihre komplexe Struktur ist aus vielen Einzelteilen aufgebaut, die dank moderner Methoden inzwischen identifiziert werden können. Meist bleibt jedoch unklar, wie sie zusammengehören. Das wollen Friedrich Förster und sein Team herausfinden. [mehr]
Erst durch Faltung erhalten Proteine die korrekte Form und können ihre Aufgaben in der Zelle erfüllen. Fehler können zu Krankheiten wie Alzheimer oder Parkinson führen. Wer aber passt auf, dass nichts schief geht? Franz-Ulrich Hartl und sein Team widmen sich der Struktur der beteiligten Moleküle und den zugrunde liegenden Mechanismen.

Zelluläre Biochemie

Die Form muss gewahrt werden

Erst durch Faltung erhalten Proteine die korrekte Form und können ihre Aufgaben in der Zelle erfüllen. Fehler können zu Krankheiten wie Alzheimer oder Parkinson führen. Wer aber passt auf, dass nichts schief geht? Franz-Ulrich Hartl und sein Team widmen sich der Struktur der beteiligten Moleküle und den zugrunde liegenden Mechanismen. [mehr]
Nur mit der korrekten Struktur können Proteine ihre Aufgaben in der Zelle erfüllen. Für die richtige Faltung sorgen „zelluläre Anstandsdamen“, die Chaperone. Sie können zudem dabei helfen, Proteine künstlich im Reagenzglas herzustellen. Manajit Hayer-Hartl und ihr Team konnten das Schlüsselprotein der Photosynthese nachbauen.

Chaperonin-vermittelte Proteinfaltung

Ein Protein aus dem Reagenzglas

Nur mit der korrekten Struktur können Proteine ihre Aufgaben in der Zelle erfüllen. Für die richtige Faltung sorgen „zelluläre Anstandsdamen“, die Chaperone. Sie können zudem dabei helfen, Proteine künstlich im Reagenzglas herzustellen. Manajit Hayer-Hartl und ihr Team konnten das Schlüsselprotein der Photosynthese nachbauen. [mehr]
Winzige Härchen an der Zelloberfläche bewegen Zellen, verarbeiten Signale von Außen oder sorgen für die richtige Anordnung der inneren Organe. Um diese Aufgaben erfüllen zu können, müssen sie jedoch mit wichtigen Bausteinen versorgt werden. Wie ihr Transportsystem funktioniert, will das Team um Esben Lorentzen herausfinden.

Strukturbiologie der Zilien

Ein Lieferservice für Zellhärchen

Winzige Härchen an der Zelloberfläche bewegen Zellen, verarbeiten Signale von Außen oder sorgen für die richtige Anordnung der inneren Organe. Um diese Aufgaben erfüllen zu können, müssen sie jedoch mit wichtigen Bausteinen versorgt werden. Wie ihr Transportsystem funktioniert, will das Team um Esben Lorentzen herausfinden. [mehr]
Auch Zellen „essen“, indem sie Nährstoffe aus der Umgebung aufnehmen. Will eine Zelle große Moleküle oder sogar andere Zellen aufnehmen, müssen diese zuerst in runde Membranbläschen, so genannte Vesikel, verpackt und dann ins Zellinnere geschleust werden. Dieser wichtige Transportmechanismus heißt Endozytose und ist für das Überleben der Zelle essentiell. Naoko Mizuno und ihr Team wollen entschlüsseln, wie genau sich die Transportvesikel an der Membran bilden.

Zellulärer Membrantransport

Eine runde Sache

Auch Zellen „essen“, indem sie Nährstoffe aus der Umgebung aufnehmen. Will eine Zelle große Moleküle oder sogar andere Zellen aufnehmen, müssen diese zuerst in runde Membranbläschen, so genannte Vesikel, verpackt und dann ins Zellinnere geschleust werden. Dieser wichtige Transportmechanismus heißt Endozytose und ist für das Überleben der Zelle essentiell. Naoko Mizuno und ihr Team wollen entschlüsseln, wie genau sich die Transportvesikel an der Membran bilden. [mehr]
 
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