Institut für Biomaterialien und biomolekulare Systeme:

 


 

Willkommen in der Abteilung Biophysik

Biophysik Abteilungsleitung:

Prof. Dr. Stephan Nußberger

 

Pfaffenwaldring 57
70550 Stuttgart
Deutschland

 

Der Transport von Proteinen über biologische Membranen durch nanoskalige Poren spielt eine zentrale Rolle in einer Vielzahl von biologischen Prozessen, bei der Proteinsekretion von Bakterien sowie in Eukaryonten beim Transport von Proteinen in Mitochondrien, Chloroplasten und das endoplasmatische Retikulum. Die Abteilung Biophysik befasst sich mit dem Mechanismus der Proteintranslokation durch solche Poren sowie mit der Frage, wie Membranproteine in Membranen integriert werden. Im Einzelnen beschäftigen wir uns mit den folgenden Themen:

  • Mitochondriale Proteintranslokasen. Besonderes Interesse gilt dabei der Strukturbestimmung einzelner Proteintranslokasen mittels elektronenmikroskopischer Methoden sowie der  Visualisierung von Präproteinen beim Durchtritt durch einzelne Translokationsporen mit Hilfe optischer und elektrophysiologischer Einzelmolekülmethoden.
  • Nutzung von Ionenkanälen und Proteintranslokasen in der Einzelmolekül-Biosensorik. Im Rahmen des Kompetenznetzes Funktionelle Nanostrukturen der Baden-Württemberg Stiftung modifizieren wir biologische Poren, um sie als nanoskalige Bauteile einzusetzen. Zum einen werden bereits existierende und eingehend charakterisierte Proteinkanäle hinsichtlich der Eigenschaften als molekularer Schalter durch minimale Eingriffe optimiert. Zum anderen werden in Zusammenarbeit mit anderen Arbeitsgruppen die Eigenschaften von Membranporen gezielt verändert.
  • Apoptose: Die durch Proteine der Bcl-2 Familie regulierte Freisetzung von zytotoxischen Proteinen aus Mitochondrien gilt als Schlüsselereignis in der Apoptose. Dabei spielt BAX eine entscheidende Rolle. Neueste Ergebnisse zeigen, dass BAX mit einem Palmitinsäure-Rest modifiziert wird, was die Insertion des Proteins in die mitochondriale Außenmembran befördert. Damit einhergehend führt eine verstärkte Palmitoylierung von BAX zu einer erhöhten zellulären Sensibilisierung gegenüber unterschiedlichen Apoptose-Stimuli. Aus diesen Beobachtungen ergeben sich neue Konzepte zur Bekämpfung von bösartigen Tumorzellen, in denen Palmitoylierung von BAX reduziert ist.