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  Forschung


FORSCHUNGSSCHWERPUNKTE DER
GRUPPE HÜBNER




Proteinfaltung  
 


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.

 
 
Funktion und Dynamik von Enzymen  
 
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.

 
 
Einzelmolekül-DNA-Sequenzierung  
 
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.
 
 
 
Bifunktionelle Therapeutische Proteine  
 
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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