Strukturelle und funktionelle Charakterisierung integraler Membranproteine mit Hochdruck als thermodynamischem Werkzeug

• Antragsteller: Professor Dr. Rudi F. Vogel
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5442351

Proteine und Lipide in Zellmembranen stehen in einer sensiblen Wechselwirkung, die vitale Tranportfunktionen, Signaltransduktion, Pathogenese und Kommunikation von Mikroorganismen ermöglicht und reguliert. Ziel des Vorhabens ist es, strukturelle und funktionelle Eigenschaften dieser Komponenten durch hohen hydrostatischen Druck zu variieren und die Wechselwirkung zu bestimmen. Dieses in der Biologie bisher unterschätzte thermodynamische Werkzeug erlaubt es, an chemisch definierten Membranen und lebenden Zellen den Einfluss der Fluidität und lateralen Organisation von Membranen auf die Struktur und die Funktion von Membranproteinen zu untersuchen. Die gewählten Modellsysteme umfassen das Transportprotein HorA sowie den Transkriptionsaktivator ToxR/ToxS. Sie sind unterschiedlich in ihrer Funktion und Komplexität und damit jeweils für die Bearbeitung einer Fragestellung besonders geignet. Jeweils eine Arbeitsgruppe konzentriert sich in ihren Untersuchungen auf 'Struktur und Dynamik' bzw. 'Funktion'. Die Kooperation auf der Basis von Modellsystemen, die jeweils für die Bearbeitung beider Teilbereiche optimal gewählt werden, erlaubt daher die Beantwortung von Fragen nach Struktur-Funktionsbeziehungen. Langfristig werden folgende Forschungsziele angestrebt: - Charakterisierung der Wechselwirkung von Membranproteinen mit Membranen in Abhängigkeit biophysikalischer Membraneigenschaften - Erstellung von p, T-Phase/Stabilitätsdiagrammen von Membranproteinen - Verständnis der initialen Schritte von Signaltransduktionswegen und Verständnis von Phospholipidmembranen und Membranproteinen als 'Sensor' für chemische und physikalische Eigenschaften der Umwelt - Aufzeigen neuer Ansätze für die Hochdruck-Biotechnologie und Lebensmittelsicherheit unter Nutzung bzw. Blockade von Transport und Signaltransduktion in Bakterien

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Michael Gänzle