BIOSS Area A: Intra-cellular Signalling Pathways
Die Fähigkeit von Zellen, Signale von außen aufzunehmen, zu verarbeiten und in eine zielgerichtete Reaktion zu überführen, bildet die Grundlage aller Lebensformen. Die Forschungen von bioss-1 mündeten in ein Konzept, in dem die zelluläre Signalgebung aus der engen Wechselwirkung von Protein-Verbünden unterschiedlicher Komplexität resultiert. Ein umfassendes Verständnis dieser Proteinverbünde und ihrer fein abgestimmten Wechselwirkungen bilden den Schlüssel zur Physiologie und Pathophysiologie, sowie zur gezielten Manipulation von Zellen und Organen.
BIOSS-A1 untersucht Signalprozesse, die an der Plasmamembran lokalisiert sind und die Kommunikation zwischen dem Extra- und Intrazellulärraum bewerkstelligen. Dazu werden die Organisationsprinzipien, sowie die strukturellen und mechanistischen Grundlagen der Funktion von Membranproteinen und membran-assoziierter Proteinnetzwerke untersucht; dies geschieht mittels eines integrativen Forschungsansatzes, der modernste Methoden der Proteomik, Biochemie, Strukturforschung und Funktionsanalytik verwendet. BIOSS-A2 erforscht, wie extrazelluläre Signale in Änderungen der Genexpression umgesetzt werden und wie Modifikationen von Chromatin die Proliferation und die Differenzierung von Zellen beeinflussen. Im Mittelpunkt von BIOSS-A3 stehen Schlüsselmechanismen von Signalprozessen, die Biogenese und Funktion von Mitochondrien, sowie deren Kommunikation mit endoplasmatischen Retikulum und Peroxisomen regulieren. Dazu werden die Zusammensetzung und Dynamik von Signalkomplexen in verschiedenen metabolischen Zuständen untersucht, und umfassende Analysen der post-translationalen Modifikationen durchgeführt; die entstehende Kartierungen werden neue Einblicke in die Kommunikation zwischen Organellen und dem Rest der Zelle liefern. Diese Arbeiten sind integraler Bestandteil des BIOSS Forschungsfokus nanoscale membrane signalling und BiNEP, in dem die molekulare, strukturelle und mechanistische Charakterisierung von Proteinkomplexen und -netzwerken im Nanomaßstab kombiniert wird mit synthetischen Ansätzen wie induzierbaren Schaltern oder dem Zusammensetzen von Proteinkomplexen in natürlichen und synthetischen Membranen.
Geförderte Projekte in BIOSS A:
- Nano-scale analysis of the X chromosome using super-resolution microscopy (Dr. Asifa Akhtar)
- Role of TPC1 channels and associated proteins in NAADP-mediated Ca2+ release and vesicle exocytosis (Molecular physiology of renal TPC1 channels) (Dr. Uwe Schulte, Prof. Gerd Walz)
- Dynamics and Regulation of Respiratory Chain Biogenesis in Mitochondria (Prof. Bettina Warscheid, PD Dr. Martin van der Laan)
- Characterizing a multi-protein sensor of mitochondrial damage regulating membrane dynamics, mitochondrial integrity and auto/mitophagy (Prof. Ralf Baumeister)
- Regulatory role of signal sequence modification in mitochondrial biogenesis and protein quality control (Dr. Thomas Becker, Prof. Chris Meisinger)
- Significance of the protein constituents of native AMPA receptors for operation and dynamics of excitatory synaptic transmission in the mammalian brain (Functional proteomics of AMPA receptors) (Prof. Bernd Fakler, Dr. Jochen Schwenk)
- Structure and mechanism of membrane signaling complexes (Prof. Carola Hunte)
- Quantitative analysis of axonal Ca2+ channels in cortical GABAergic neurons (PD Dr. Akos Kulik)
- Epigenetics of zebrafish Midblastula Transition: connection with Pou5f1 and SoxB1 transcriptional regulators (Dr. Daria Onichtchouk)
- Link between mitochondrial biogenesis, cellular metabolism and cell cycle regulation (PD Dr. Nils Wiedemann, Prof. Klaus Pfanner)
- What determines the sorting of closely related membrane proteins to either the ER or mitochondria? (Prof. Sabine Rospert)
Investigators BIOSS A:
Prof. Bernd Fakler, Carola Hunte (Koordinatoren)
Dr. Asifa Akhtar, Prof. Klaus Aktories, Dr. Marta Artal-Sanz, Prof. Susana Andrade, Prof. Ralf Baumeister, Dr. Thomas Becker, Dr. Tilman Borggrefe, Prof. Christoph Borner, Prof. Thomas Brabletz, Dr. Tilman Brummer, Dr. Jörn Dengjel, Dr. Frank Edlich, Prof. Oliver Einsle, Prof. Rudolf Grosschedl, Prof. Georg Häcker, Prof. Lutz Hein, Dr. Patrick Heun, Prof. Tobias Huber, Prof. Thomas Jenuwein, Prof. Hassan Jumaa, PD Dr. Akos Kulik, Prof. Chris Meisinger, Dr. Gerhard Mittler, Dr. Peter Nielsen, Prof. Klaus Pfanner, Prof. Ralf Reski, Prof. Michael Reth, Jun. Prof. Winfried Römer, Prof. Alexander Rohrbach, Jun. Prof. Dr. Olaf Ronneberger, Prof. Sabine Rospert, Prof. Wolfgang Schamel, Dr. Robert Schneider, Prof. Roland Schüle, Dr. Uwe Schulte, Dr. Jochen Schwenk, Dr. Kathrin Thedieck, Jun. Prof. Max Ulbrich, PD Dr. Martin van der Laan, Prof. Gerd Walz, Prof. Bettina Warscheid, Prof. Wilfried Weber, PD Dr. Nils Wiedemann