SFB 642:  GTP- und ATP-abhängige Membranprozesse

• Fachliche Zuordnung: Biologie ; Medizin
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5486123

Membranabhängige Prozesse sind zentral für das Verständnis der Weiterleitung äußerer Signale und Substanzen in die Zelle. In der molekular orientierten biologischen Forschung rücken im postgenomen Zeitalter die Proteine und ihre Interaktionen in Netzwerken in den Mittelpunkt. Im Sonderforschungsbereich sollen GTP- und ATP-abhängige Prozesse an biologischen Membranen untersucht werden.
GTP-abhängige Membranprozesse spielen eine essenzielle Rolle bei der Weiterleitung von externen Signalen in die Zelle, sie sind somit zentral für die Steuerung wichtiger biologischer Prozesse wie der Zellteilung. ATP-abhängige Membranprozesse sind maßgeblich für Transportvorgänge. Gesteuert werden die unterschiedlichen Prozesse durch die katalytische Hydrolyse der Nukleotide ATP und GTP, deren molekulare und thermodynamische Grundlagen auf ähnlichen Prinzipien zu beruhen scheinen.
Im Sonderforschungsbereich sollen die gemeinsamen molekularen Reaktionsmechanismen dieser Prozesse herausgearbeitet werden. Dazu sollen die Raumstrukturen der beteiligten Proteine, die Ligandenbindung, die Reaktionskinetiken und die Protein-Protein-Interaktionen untersucht werden. Folgende Fragen sollen beantwortet werden:
-- Welche Strukturelemente eines Proteins sind wichtig für die Funktion?
-- Welche Proteine interagieren miteinander? Wie ist die Dynamik dieser Interaktionen?
-- Welche Veränderungen der Proteinstruktur führen zu einer Interaktion? Wie sehen die Kinetiken aus?
-- Wo und wann werden Proteine direkt in die Membran eingelagert? Welche Rolle spielen Lipidanker?
-- Welche Multienzymkomplexe werden gebildet?
-- Wie ist die Rolle eines Proteins im biologischen System (Zellkultur, Tiermodell) und wie wird sie durch Modifikationen beeinflusst?
Da die untersuchten Membranprozesse etwa durch Mutationen der beteiligten Proteine gestört werden, können Krankheiten wie z.B. Krebs entstehen. Viele der untersuchten Fragen haben somit eine über die reine Grundlagenforschung hinausgehende hohe medizinische Relevanz.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

• A01 - Molekulare Mechanismen von kleinen und heterotrimeren G-Proteinen (Teilprojektleiter Gerwert, Klaus ;  Kötting, Carsten )
• A02 - Synthese, biophysikalische und biologische Evaluierung lipidmodifizierter Ras- und Rab-Peptide und Proteine. Identifizierung von Inhibitoren der Ras-PDEä Wechselwirkung (Teilprojektleiter Waldmann, Herbert ;  Wittinghofer, Alfred )
• A03 - Biophysikalische Charakterisierung Membran-assoziierter Prozesse der Ras-Signalgebung (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Weise, Katrin ;  Winter, Roland )
• A04 - Untersuchung der räumlichen und zeitlichen Verteilung von Rab-Proteinen in der Zelle (Teilprojektleiter Goody, Roger S. ;  Wu, Yaowen )
• A05 - Mechanismen in Multiprotein-Komplexen auf apoptotischen Signalwegen von Ras (Teilprojektleiter Herrmann, Christian )
• A06 - Rheb fördert Apoptose - Von in cell NMR-spektroskopischen strukturellen und funktionellen Untersuchungen bis zu in vivo Effekten des adulten Maushirns (Teilprojektleiter Heumann, Rolf ;  Stoll, Raphael )
• A07 - Strukturelle Untersuchungen an der Kernpore im Kontext des durch das kleine GTP bindende Protein Ran regulierten Membrantransportes (Teilprojektleiterin Vetter, Ingrid )
• A08 - Interaktion von Rho mit seinem downstream effector mDia und Modulierung des Aktinzytoskeletts (Teilprojektleiter Wittinghofer, Alfred )
• A09 - Regulation des Axonwachstums und neuronaler Polarität durch Tenascin-C-Domänen, komplementäre Rezeptoren und kleine GTP bindende Proteine (Teilprojektleiter Faissner, Andreas )
• A11 - Geruchsrezeptor-assoziierte Proteinkomplexe als regulatorisches Element chemosensorischer Signalverarbeitung (Teilprojektleiter Hatt, Hanns )
• A13 - Untersuchung der ATP- und GTP-abhängigen Schritte bei der Biogenese von Peroxisomen (Teilprojektleiter Erdmann, Ralf )
• A15 - Studien membrangebundener Proteinkomplexe und GPCR-vermittelter zellulärer Prozesse durch funktionelle Proteomik (Teilprojektleiter Meyer, Helmut Erich )
• A16 - Die räumliche Organisation der Ras Signalgebung (Teilprojektleiter Bastiaens, Philippe )
• A17 - Regulation der Lowe Syndrom Proteine OCRL und INPP5B durch Rab-Proteine (Teilprojektleiter Erdmann, Kai Sven )
• A18 - Strukturelle und biochemische Studien zur spezifischen Regulation und ATPabhängigen Modulation von Rezeptor-Guanylatzyklasen (Teilprojektleiter Steegborn, Clemens )
• A19 - Substraterkennung und -abbau durch die ATP-abhängige, membrangebundene FtsH-Protease in Escherichia coli (Teilprojektleiter Narberhaus, Franz )
• A20 - Die Rolle von Arl6 und des BBSoms beim Cilientransport (Teilprojektleiter Wittinghofer, Alfred )
• A21 - Mechanismus der Deacylierung von Ras durch Acylprotein-Thioesterasen an der Membran und Implikationen für die Ras-Signaltransduktion (Teilprojektleiterin Vetter, Ingrid )
• A22 - Transportmechanismus des bakteriellen ABC-transporters MsbA (Teilprojektleiter Hofmann, Eckhard )
• A23 - GTP-abhängige Prozesse beim SRP-vermittelten Proteintransport in Chloroplasten (Teilprojektleiterin Schünemann, Danja )
• A24 - Molekulare Mechanismen der Regulation der Reifung und der Synapsenbildung zentralnervöser Neurone und der Myelinisierung ihrer Axone durch GTPasen und den Nukleotidaustauschfaktor Vav3 (Teilprojektleiter Faissner, Andreas )
• A25 - Regulation der Phosphatidylinositol 3-Kinase vermittelten Signaltransduktion (Teilprojektleiter Platta, Harald )
• MGK - Integriertes Graduiertenkolleg (Teilprojektleiter Herrmann, Christian )
• V - Zentrale Aufgaben des Sonderforschungsbereichs (Teilprojektleiter Gerwert, Klaus )
• Z - Quantitative Massenspektrometrie-basierte Proteomics zur Analyse von Membranproteinen und Membranprotein-Komplexen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Kuhlmann, Katja ;  Marcus-Alic, Katrin ;  Meyer, Helmut Erich ;  Wolters, Dirk )

• Antragstellende Institution: Ruhr-Universität Bochum
• Beteiligte Hochschule: Technische Universität Dortmund
• Beteiligte Institution: Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie
• Sprecher: Professor Dr. Klaus Gerwert