Molekulare Mechanismen des Membrantransports

Der Fluss von Stoffen, die in Transportvesikeln und Tubuli verpackt sind, ist ein zentraler Mechanismus der zellulären Organisation. Dieser Prozess, der als Membrantransport bezeichnet wird, sortiert und lenkt eine Vielzahl von molekularen Frachtladungen mit erstaunlicher Präzision und Effizienz an ihr Ziel. Umwelterkennung, intrazelluläre Signalübertragung, Synthese und Abbau von Biomolekülen hängen alle vom Membrantransport ab.

Auf molekularer Ebene beginnt ein Transportvorgang mit der Erkennung der Transportfracht innerhalb einer bestimmten Membran und Konzentration, gefolgt von der Abtrennung der mit Fracht angereicherten Membrandomäne von der Spenderorganelle durch mechanische Ausschleusung in eine Transportstruktur. Diese kritischen Schritte des Membrantransports werden von einer speziellen Klasse von molekularen Maschinen, den so genannten "Coats" ausgeführt.

Unsere Forschung konzentriert sich auf Coats, die die Umlenkung der Fracht in der Transportzentrale der Zelle, den Endosomen, steuern. Mutationen in endosomalen Coats werden mit zahlreichen Pathologien beim Menschen in Verbindung gebracht, wobei eine Reihe von neurologischen Defekten, darunter die Alzheimer- und Parkinson-Krankheit, auffällt. Strukturstudien an rekonstruierten und endogenen Coats mittels Kryo-ET und Subtomogramm-Mittelung sind unser wichtigster Forschungsansatz, ergänzt durch Einzelpartikel-Kryo-EM und Röntgenkristallographie, biophysikalische und biochemische Analysen, funktionelle Assays in Zellkulturen und Massenspektrometrie.

Damit wollen wir die mechanistischen Grundlagen der endosomalen Sortierung verstehen, die Auswirkungen von krankheitsverursachenden Mutationen erklären und die Entwicklung neuer Therapeutika unterstützen.