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Forschung
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FORSCHUNGSSCHWERPUNKTE
DER
GRUPPE HÜBNER
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Proteinfaltung |
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Proteine (von dem griechischen Wort protos = zuerst)
sind die wichtigsten Grundbausteine aller Lebewesen. Keine
andere Klasse von Zellbestandteilen hat so vielfältige
Funktionen: von der Katalyse chemischer Reaktionen über
den Transport von Stoffwechselpro- und edukten oder Ionen
durch die Zellmembran, die mechanische Stabilisierung, aber
auch aktive Bewegung bis hin zur Signalweiterleitung reicht
das Spektrum ihrer Aufgaben. Diese ungeheure Vielseitigkeit
wird durch den Aufbau der Proteine, die chemisch gesehen zu
den Makromolekülen gehören, ermöglicht. Entscheidend
ist dabei die Reihenfolge - Sequenz - der aneinandergereihten
Aminosäuren, aus denen die Proteine bestehen. Aus der
Sequenz folgt eine ganz bestimmte dreidimensionale Struktur
(Konformation), deren Entstehung aus der ungeordneten Kette
von Aminosäuren als Faltung bezeichnet
wird. Bis heute ist nicht verstanden, wie das Makromolekül
aus der unglaublich grossen Anzahl möglicher Konformationen die 'richtige' findet. Bei der Faltung nur für einen
sehr kurzen Zeitraum auftretende Konformationen können
bei der Beobachtung einer grossen Zahl von Molekülen
(Ensemble) nicht erfasst werden. Aus diesem Grund wollen wir
mit der Methode der Einzelmoleküldetektion der Proteinfaltung
auf den Grund gehen. Diese Methode macht es möglich,
einem einzelnen Protein bei der Faltung 'zuzusehen'. Wir arbeiten
dabei mit der Max-Planck-Forschungsstelle Enzymologie der
Proteinfaltung zusammen.
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Funktion und Dynamik von Enzymen |
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Enzyme sind Proteine, die die Stoffwechselvorgänge
in den Zellen katalysieren. Entscheidend ist dabei ihre Fähigkeit,
die Geschwindigkeit der Stoffwechselreaktionen in einem physiologisch
sinnvollen Bereich zu regulieren. Eine enzymkatalysierte Reaktion
läuft meist in mehreren Schritten ab: Zunächst werden die Ausgangsstoffe
oder Substrate der Reaktion an das Enzym gebunden, es bildet
sich der Enzym-Substrat-Komplex. Daran schliesst sich die eigentliche
Reaktion an, und schliesslich dissoziieren die Produkte vom
Enzym. Die Reaktionsgeschwindigkeit wird dabei vom langsamsten
Schritt bestimmt. Unser Ziel ist es, einzelnen Enzymen bei
Ihrer Arbeit zuzusehen, also alle Schritte direkt zu verfolgen, um
so mehr über die Mechanismen der Katalyse zu erfahren. |
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Einzelmolekül-DNA-Sequenzierung |
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Die Ausprägung der meisten Merkmale lebender Organsimen, von den Stammes- über
die Klassen-, Ordnungs-, Familien-, Gattungs-, Art- bis hin zu individuellen
Merkmalen sind in der Erbsubstanz DNA auf universelle Weise codiert. Viele
Krankheitserreger können heute anhand ihres genetischen Codes identifiziert
werden. Dabei wird heute die vorhandene DNA durch die
Polymerase-Kettenraktion (PCR) vervielfacht um für heutige Sequenziertechniken
ausreichende
Mengen zu erhalten. Der Nachteil dieser Methode ist zum einen die dabei verstreichende
Zeit, die für lebensrettende Massnahmen fehlen kann, zum anderen die Fehlerrate
der PCR. Eine direkte Sequenzierung am eines einzelnen DNA- Moleküls würde
diese Probleme umgehen. Wir arbeiten daran, eine solche Einzelmolekül-Sequenzierung
zu realisieren.
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Bifunktionelle Therapeutische Proteine |
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Die zwei Funktionaliserungen dieser Proteine bestehen in Antikörperfragmenten
einerseits und therapeutisch wirksamen 'Vektoren' andererseits. Die Antikörperfragmente
ermöglichen zelltyp-spezifisches ankoppeln des bifunktionellen Proteins und
damit den Transport des entsprechenden therapeutisch wirksamen Vektors in bestimmte
Zelltypen. Unser Ziel ist es, zunächst die bifunktionellen Proteine zu charakterisieren
und dann den Prozess der Ankopplung an die Zelle und der Transfektion direkt
zu beobachten.
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