Mikrofluidische Systemtechnikentwicklung für das Studium von regulativen Protein Interaktionen im Zell-Metabolismus

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias Meier
• Fachliche Zuordnung: Biophysik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 201192536

Biomolekulare Interaktionen sind eine Grundeigenschaft von lebenden Organismen. Der Zellmetabolismus umfasst Protein-Protein-Interaktionen und Stoffwechselprodukt-Protein Interaktionen. Die verschiedenen Wechselwirkungen ermöglichen dem Organismus Wachstum, Aufrechterhaltung der Zellstrukturen und Anpassung an seine Umgebung. Der menschliche Metabolismus ist in seinen Einzelbestandteilen fast vollständig aufgeklärt, seine Regulation und Dynamik sind jedoch weitgehend unbekannt. Für Kinasen und Phosphatasen wurde gezeigt, dass sie eine zentrale Rolle bei der Regulation des Zellmetabolismus spielen. Die Entschlüsselung der Interaktionen von Kinasen und Phosphatasen sowie deren dynamische Betrachtung gelten als zentraler Schlüssel zum Verständnis der Regulation des Metabolismus. Dieses Forschungsvorhaben verwendet einen integrierten Ansatz zur Identifizierung und Analyse von Kinase- und Phosphatase-Interaktionen in dem regulatorischen Netzwerk des menschlichen Zellmetabolismus. Die Studien werden auf molekularer und zellulärer Ebene durchgeführt. Auf molekularer Ebene wird systematisch nach Interaktionen zwischen Kinasen/Phosphatasen und Substraten des Metabolismus gesucht. Um ein auf biophysikalischen Daten gewichtetes Interaktionsnetzwerk zu konstruieren, werden die Interaktionen mit ihren thermodynamischen, kinetischen und strukturellen Daten bestimmt. Auf zellulärer Ebene werden Aktivitäten verschiedener Kinasen im Regulationsnetzwerk des Metabolismus simultan beobachtet, während die Mikroumgebung und das Proteom der Zelle verändert werden. Zu diesem Zweck werden für Kinasen genetisch codierte Fluoreszenz-Sensoren hergestellt. Um auf beiden Projektebenen eine System Perspektive zu erlangen, wird mikrofluidische Technologie entwickelt und angewandt.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: Fluoreszenzmikroskop
• Gerätegruppe: 5000 Labormikroskope