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Zwei Wissenschaftler der Charité – Universitätsmedizin Berlin sind an dem neuen Sonderforschungsbereich (SFB) „Protonation Dynamics in Protein Function“, der im November von der DFG über vier Jahre (2013-2016) bewilligt wurde, mit jeweils einem eigenen Teilprojekt beteiligt.
Prof. Dr. Franz Bartl und Dr. Patrick Scheerer vom Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Charité untersuchen in ihren Projekten einen neuen Schlüsselaspekt der Proteinfunktion, die sogenannte Protonierungsdynamik. Im Zentrum des Interesses steht die Frage, wie die lokale Übertragung von Wasserstoffionen im Protein zu Konformationsänderungen führt und damit die Proteinfunktion kontrolliert und koordiniert.
Proteine übernehmen im menschlichen Körper eine Schlüsselrolle für viele physiologische Prozesse wie Stofftransport, Immunabwehr, Blutgerinnung und Kommunikation zwischen Zellen und der Umwelt. Daher ist die genaue Kenntnis der Funktionsweise von Proteinen von direkter medizinischer Relevanz. Einige etablierte Aspekte in der Proteinfunktion sind z. B das Schlüssel-Schloss-Prinzip der Substratbindung, Konformationsänderungen und Protein-Kofaktorwechselwirkungen.
In beiden Projekten wird mit unterschiedlichen Ansätzen die Funktion der Proteine Kanalrhodopsin und Phytochrom auf molekularer Ebene untersucht. Kanalrhodopsine sind lichtgesteuerte Ionenkanäle, welche die Phototaxis verschiedener Algen steuern, indem sie die Leitfähigkeit der Zellmembran innerhalb von Millisekunden ändern. Die Möglichkeit, lichtinduziert Aktionspotential zu erzeugen, hat in den Neurowissenschaften und auf dem Gebiet der Retinalprosthetik zu einigen wegweisenden Anwendungen geführt. Phytochrome sind Rotlicht-Rezeptoren aus Pflanzen, die wichtige Entwicklungsprozesse, wie Keimung und Ergrünung, steuern. Die Tatsache, dass diese Rezeptoren bistabile Zustände bilden, hat bereits zu vielversprechenden Anwendungsansätzen, wie z. B. der Kontrolle von Signalübertragung in Zellen durch lichtschaltbare Protein-Interaktion geführt.
Die Untersuchung der funktionellen Rolle der Protonierungsdynamik dieser beiden Proteinklassen, wie sie in den beiden Teilprojekten von Prof. Dr. Franz Bartl und Dr. Patrick Scheerer durchgeführt wird, wird zu einem tieferen Verständnis ihrer grundlegenden Funktionsweise führen und damit mögliche neue medizinische Anwendungen inspirieren.
Kontakt:
Prof. Dr. Franz Bartl
Institut für Med. Physik und Biophysik
Arbeitskreis Spektroskopie
Tel: +49 30 450 524 196
Dr. Patrick Scheerer
Institut für Med. Physik und Biophysik
Arbeitskreis Kristallographie und Proteinstrukturanalyse
Tel: +49 30 450 524 178
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Biologie, Medizin
überregional
Buntes aus der Wissenschaft, Forschungsprojekte
Deutsch
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