Lösliche makromolekulare Komplexe
Der molekulare Aufbau aller Organismen ist generell gekennzeichnet durch ausgeklügelte Protein-Protein und Protein-Nucleinsäure Gerüststrukturen, die meist als funktionelle Einheiten arbeiten. Diese großen Komplexe werden vielfach als molekulare Maschinen betrachtet. Diese Metapher schließt viele ihrer charakteristischen Eigenschaften ein, wie den Aufbau aus Modulen, die Komplexität, die zyklischen Prozesse und den Energieverbrauch.
Es ist eine echte Herausforderung für die moderne Biologie, zu verstehen, wie diese "pfiffigen" Nanomaschinen miteinander in Verbindung stehen, um die bemerkenswert vielfältigen Verhaltensweisen der Zellen, Gewebe, Organe und des Gesamtorganismus zu ermöglichen. Als prominentes Beispiel für den Zusammenschluß von Proteinen zu großen Komplexen sollen hier die Signalosomen genannt sein, die sich, auf ein externes Signal hin, an Gerüstkomponenten versammeln, wobei oft schon vorgefertigte kleinere Komplexe an speziellen Bindungsstellen der aktivierten Rezeptoren andocken.
Neuere Untersuchungen haben die äußerst wichtige Rolle der Dynamik solcher kurzlebigen Zusammenschlüsse bei der Signalerkennung und -Weiterleitung eindrucksvoll unterstrichen. Als weitere Beispiele sind die ausgeklügelten Komplexe zu nennen, die epigenetische Markierungen der DNA durchführen, also Modifizierungen, die in der vererbten Kern-DNA noch nicht vorlagen, und ebenso die Histon-modifizierenden Komplexe. Vermutlich eine der am besten verstandenen Nanomaschinen ist das Ribosom, das eine Vielzahl von RNA und Proteinkomponenten enthält, die zu einer präzise arbeitenden Fabrik zur Proteinherstellung zusammengebaut sind.
Gezielte Genomveränderungen zur Veränderung der Struktur und damit auch der Funktion dieser großen Verbände ergeben schließlich die Möglichkeit, kleine Moleküle gezielt an die Komplexe binden zu lassen. In diesem Forschungsgebiet machen wir uns an die anspruchsvolle Aufgabe, die molekulare Zusammensetzung, Struktur, Funktion und Dynamik dieser labilen Strukturen aufzuklären. Mit unseren Fortschritten beim Verständnis dieser molekularen Maschinen und ihrer Regulation, und aufbauend auf unseren Versuchen, die Proteinstruktur und ihre Arbeitsweise zu modifizieren, wollen wir neue pharmazeutische Wirkstoffe zur Behandlung von Krankheiten identifizieren.
Der 1. CEF-Workshop auf diesem Forschungsgebiet fand am 20. Oktober 2008 statt [Link]
