Genauigkeit der Proteinsynthese in vivo
Proteine sind vielseitige Makromoleküle, die in der Zelle unterschiedlichste Aufgaben wie Gerüstfunktionen, Signalübertragung und die Katalyse chemischer Reaktionen durchführen. Proteine werden aus Aminosäuren nach den Bauplänen der DNA durch das Ribosom produziert. Fehler während der Synthese (z.B. der Einbau falscher Aminosäuren) können zu inaktiven oder falschgefalteten Proteinen führen. Die Genauigkeit der Proteinsynthese bestimmt daher die Qualität des Proteoms und ist entscheidend für die Fitness aller Zellen und Organismen. Während Fehler der Translation in menschlichen Zellen oft zu Krankheiten und Zellalterung führen, können Fehler mittels Antibiotika auch gezielt provoziert werden, um pathogene Bakterien und Viren zu bekämpfen. Ziel unserer Forschung ist zu verstehen wie akkurat das Ribosom arbeitet, welche Fehler während der Proteinsynthese gemacht werden und zu welchen Konsequenzen diese Fehler haben. Hierfür nutzen und erweitern wir die analytische Methode der quantitativen Massenspektrometrie, die es erlaubt die Häufigkeit verschiedenster Fehler in zellulären Proteinen zu bestimmen und gleichzeitig damit verbundene Stressantworten der Zellen zu quantifizieren.
Ein Fokus unserer Forschung ist die Aufklärung des Wirkmechanismus der Aminoglykoside, einer wichtigen Wirkstoffklasse von Antibiotika. Aminoglykoside töten Bakterien, indem sie das Ribosom während der Proteinsynthese stören und hohe Fehlerlevel verursachen. Wir versuchen herauszufinden wie Aminoglykoside in die Zellen kommen, zu welchem Ausmaß sie welche Fehler induzieren, welche Konsequenzen dies für die Zelle hat und warum sie zum Zelltod der Bakterien führen.