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Prof. Dr. Wolfgang Baumeister
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Molekulare Strukturbiologie

Molekulare Strukturbiologie

Zellen live und in 3D

Synapsen sind die Kontaktstellen zwischen Nervenzellen. Die detaillierte Struktur einer solchen Synapse konnten die Forscher mittels Kryo- Elektronentomographie darstellen.
Synapsen sind die Kontaktstellen zwischen Nervenzellen. Die detaillierte Struktur einer solchen Synapse konnten die Forscher mittels Kryo- Elektronentomographie darstellen. [weniger]

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.

In jeder Zelle steuern zahlreiche molekulare Maschinen unablässig lebenswichtige Prozesse. Dazu gehören zum Beispiel die Proteinfabriken der Zelle (Ribosomen) und die „Häckselmaschinen“ (Proteasomen), die defekte oder ausgediente Proteine entsorgen. Sie bestehen aus Proteinen, die sich zu großen Komplexen zusammengeschlossen haben. Bevor die Wissenschaftler jedoch Einblicke in ihre Funktion gewinnen können, müssen sie ihre Architektur aufklären. Mit herkömmlichen Untersuchungsmethoden war das bisher oft nicht möglich.

Eiskalt abgelichtet

Die Forschungsabteilung von Wolfgang Baumeister hat eine Methode entwickelt, die der Strukturforschung ganz neue Möglichkeiten eröffnet: die Kryo-Elektronentomographie (CET). Die Zelle wird „schockgefroren“, sodass ihre Struktur erhalten bleibt. Dann nehmen die Wissenschaftler aus verschiedenen Blickwinkeln zweidimensionale Bilder des Objekts im Elektronenmikroskop auf, aus denen sie schließlich ein dreidimensionales Bild rekonstruieren.

Der Bauplan der Proteine

Auch dank dieser Technik ist die Architektur der an Proteinfaltung und –abbau beteiligten molekularen Maschinen inzwischen aufgeklärt. Die Forscher widmen sich nun weiteren zellulären Strukturen und untersuchen die Baupläne von Zusammenschlüssen der Ribosomen, Poren in der Kernhülle, Kontaktstellen zwischen Nervenzellen (Synapsen) oder Proteinkomplexen in Membranen und Zellwänden. So wollen sie irgendwann die zellulären Unbekannten entschlüsselt haben.

 
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