Strukturelle Biochemie und Mechanismen
Genomische Studien der jüngeren Vergangenheit haben gezeigt, dass die meisten zellulären Bestandteile ihre Funktion nicht alleine sondern als Teil größerer Verbünde ausüben. Makromolekulare Komplexe, auch molekulare Maschinen genannt, sind also für die Vielzahl biochemischer Reaktionen und überlebenswichtiger Aufgaben einer Zelle verantwortlich. Diese biochemisch fragilen Gebilde bestehen entweder nur aus Proteinen oder Protein-Nukleinsäure (DNA oder RNA)-Verbünden. Prominente Beispiele sind das Proteasom, die Fettsäuresynthase, das Nukleosom, das Ribosom und das Spleißosom. Bedingt dadurch, dass molekulare Maschinen die zelluläre Homöostase aufrechterhalten, ist deren Fehlfunktion oft auch die Ursache menschlicher Krankheiten. Die mechanistische Analyse der Funktion makromolekularer Komplexe stellt somit einen essentiellen Pfeiler in der Ergründung von Krankheitsursachen dar.
In unserer Forschung wenden wir mechanistische Biochemie und Röntgenkristallographie an, um große makromolekulare Komplexe zu untersuchen, die an der zellulären Proteostase und dem Fettsäurestoffwechsel beteiligt sind. Die Untersuchungen dieser molekularen Maschinen sind sehr komplex, und so beschäftigen wir uns mit der Entwicklung biochemischer Werkzeuge, um sie aufzureinigen, zu stabilisieren und funktionell relevante Zwischenstufen einzufangen. Methodenentwicklung betreiben wir ebenfalls bei der Sammlung röntgenkristallografischer Daten, der Phasen- und Strukturbestimmung großer makromolekularer Komplexe und der Verfeinerung ihrer atomaren Modelle. Außerdem wenden wir zeitaufgelöste Ansätze an, um dynamische Aspekte der Funktion dieser Maschinen zu untersuchen.
