Forschungsbereich A: Membranproteinkomplexe

Biologische Membranen sind von zentraler Bedeutung für das Leben. Sie umgeben die Zellen und Organellen und trennen das interne Milieu der Zelle oder Organelle vom externen Milieu. Die Grundbausteine der biologischen Membran sind einerseits Lipide, die in einer Doppelschicht angeordnet sind, und andererseits Membranproteine, die in der Lipiddoppelschicht eingebettet sind. Manchmal kommen Zuckermoleküle hinzu, die wiederum an die Lipide und Membranproteine gebunden sind. Wesentliche Grundfunktionen der Zelle, wie Energieproduktion, Nahrungsaufnahme, Abfallbeseitigung und Verarbeitung von externen Signalen, geschehen an der biologischen Membran. Um diese vielfältigen Funktionen ausüben zu können, lagern sich dort die meisten Membranproteine zu großen und oft dynamischen Komplexen zusammen.  Das detaillierte Studium von Membranproteinkomplexen setzte in der Regel voraus, dass diese Komplexe zunächst aus ihrer Lipidumgebung herausgelöst werden. Damit werden sie zugänglich für strukturelle und funktionelle Untersuchungen. Um die Baupläne der Membranproteine aufklären zu können, mussten am CEF oft jahrelang Studien durchgeführt werden, an deren Ende als krönender Abschluss einige völlig neuartige Strukturen entschlüsselt werden konnten. Die Kenntnis des exakten strukturellen Aufbaus ermöglichte es, molekulare Mechanismen von Membranproteinen weiter aufzuklären und damit ihre Funktion im Detail zu verstehen. Diese Struktur/Funktion-Beziehungen dienen als Basis für das Verständnis der globalen Funktion eines Proteinkomplexes innerhalb der biologischen Membran und dessen Interaktionen mit anderen Membranproteinkomplexen. Die CEF Forscherinnen und Forscher untersuchten eine Reihe von Membranproteinkomplexen, die an den grundlegenden Membranprozessen beteiligt sind. Dafür produzierten und isolierten sie ganze Komplexe oder einzelne Teile davon, um ihree Struktur mittels Röntgenstrukturanalyse, Kryo-Elektronenmikroskopie oder (Festkörper-) Kernspinresonanz-Spektroskopie (NMR-Spektroskopie) zu studieren. Darüber hinaus untersuchten sie ihre Funktion mit einer breiten Palette biochemischer und biophysikalischer Messmethoden, die hier in Frankfurt zur Verfügung stehen.