Projekte

Chemische Biologie von Guaninnukleotid-Austauschfaktoren (GEFs)

Wir interessieren uns für die Funktion von Guaninnukleotid-Austauschfaktoren (GEFs), eine Proteinklasse, welche die Aktivierung kleiner G-Proteine bewirkt. Wir konzentrieren uns auf verschiedene GEFs für ARF-, Rac- und Rab GTPasen. Das Ziel ist die Identifizierung von Inhibitoren, mit deren Hilfe wir die zelluläre Funktion der entsprechenden GEFs charakterisieren können. Eines unserer erfolgreichen Beispiele ist der Cytohesin-Inhibitor SecinH3. Mit Hilfe dieses Inhibitors konnten wir eine neuartige Funktion der Cytohesine als cytoplasmatische Aktivatoren der Insulin-Signalkaskade nachweisen. Darauf aufbauend ist ein neueres Ziel der Gruppe die molekularen Mechanismen aufzuklären, mit denen Cytohesine die Insulin Signalkaskade aktivieren. Dazu integrieren wor Methoden aus der Chemie, der chemischen Biologie, der Biochemie, der Strukturbiologie und der Zellbiologie mit einem breiten Spektrum experimenteller Systeme, die von zellfreien Assays über Zellkulturmodellen bis hin zu in vivo Anwendungen erstrecken. Zwar selektiren wir unsere Zielmoleküle hinsichtlich ihrer Beteiligung an wichtigen physiologischen und pathophysiologischen Prozessen, doch ist unser Hauptziel weniger die Entwicklung neuer Therapeutika als vielmehr der Gewinn neuer Erkenntnisse in fundamentale Prozesse der Signalverarbeitung in Zellen.

DNA Nanoarchitekturen

Die synthetische Biologie ist eine spannendes und sich schnell entwickelndes interdisziplinäres Forschungsgebiet, das die Lebens- und Ingenieurwissenschaften zusammenführt. In diese Richtung kombinieren wir gerade unsere Expertise in der Aptamer-Forschung mit der DNA Nanotechnologie. Aufgrund der Programmierbarkeit von DNA und ihrer strukturellen Robustheit können wohldefinierte DNA Strukturen, wie Rotaxane, Catenane und andere mechanisch verzahnte Strukturen einfach aufgebaut werden und bieten interessante Zugänge zu neuartigen Nanomaschinen. DNA Rotaxane und Catenane können dabei als Trägermaterial für die Konstruktion und Analyse von DNA Architekturen dienen, die bewegliche Teile enthalten. Wir konstruieren DNA Architekturen, die definierte Funktionen ausüben können. Ein wichtiger Schritt dahin ist die Möglichkeit, gezielt zwischen verschiedenen Zuständen der DNA MAschine hin- und her zu schalten. Wir haben bereits verschiedene Schalter entwickelt, bei denen wir mehrere Triggersignale wie Bestrahlung mit Licht unterschiedlicher Wellenlängen, DNA Hybridisierung mittels pseudo-komplementärer Peptid-Nukleinsäuren (PNA) parallel einsetzen können.

Unsere DNA Nanoarchitekturen analysieren wir mittels HPLC, Gelelektrophorese und anderer biochemischer Techniken. Wir visualisieren die Strukturen mittels der „Atomic Force Microscopy“ (AFM). Auch die Cryo- und Transmissions-Elektronenmikroskopie kommen zum Einsatz in Zusammenarbeit mit Stephan Irsen (Electron Microscopy and Analytics, caesar).