Arbeitsgruppe Biochemie: Dr. Gudrun Horn-Katting

Schwerpunktthema: Zellfreie Synthese von Proteinen
Eine biotechnologische Anwendung auf dem Gebiet der Proteomics ist die in unserer Arbeitsgruppe etablierte Technik der zellfreien Synthese von Proteinen. Mit dieser, in - vitro- Transkription/Translation“ genannten Methode, können Proteine außerhalb von Organismen wie E.coli, rekombinant hergestellt werden und zur Untersuchung funktionaler Untereinheiten der Proteine zusätzlich markiert werden.

Für die NMR-Spektroskopie an Biomolekülen benötigt man hohe Konzentrationen der zu untersuchenden Proteine (generell ca. 1mM in 500µl Messvolumen) mit einem sehr hohen Reinheitsgrad. Zur Herstellung dieser Proben sind molekularbiologische und biochemische Techniken unerlässlich,
Eine weitere Voraussetzung für die NMR-Spektroskopie in Lösung ist das Vorhandensein von Kernen mit einer magnetischen Spinquantenzahl von ½, also z.B. 1H, 13C, 15N, 19F und 31P.
Proteine bestehen aus 1H-, 14N- und 12C-Atomen. Mit Hilfe der heterologen oder Zellfreien E.coli- Expression bauen wir die stabilen Isotope 15N (ca.97%) und 13C (ca. 98%) in die Proteine ein, um sie dadurch NMR-spektroskopische Untersuchung zugänglicher zu machen.
Durch die spezifische Markierung z. B. einzelner Aminosäurereste können zudem die spezielle Dynamik und damit verbundenen Konformationsänderungen eines katalytisch aktiven Proteins studiert werden.
Zusätzlich erlaubt das „offene System“ der zellfreien Synthese eine gezielte Manipulation über die zugesetzten Komponenten, sodass dadurch neue Erkenntnisse über die Zusammenarbeit der diversen Faktoren der Proteinsynthesemaschinerie gewonnen werden können.

Moleküle:
Translationsfaktoren, RNA Chaperone, tight Junction Proteine (ZO-1,Afadin-6), Kälteschockproteine (Csps), Membranproteindomänen (Barttin), Alzheimer Peptide, Agglutinine (AGA2),extremophile Moleküle wie CanA, Proteine der Signaltransduktion,: Ras, Rap, Rho, RalGEF, Byr-kinase,

Protein-Protein Interaktionsstudien an Zonula occludens 1 und Afadin 6 :
Ziel ist die Eingrenzung und strukturelle Charakterisierung der Interaktionsflächen der beiden Proteine ZO1 und AF6. Beide Proteine sind an der Ausbildung und Aufrechterhaltung spezieller Zell-Zell Kontakte, den sogenannten Tight und Adherens Junctions maßgeblich beteiligt, wobei der cross-talk zwischen den vielen beteiligten Proteine noch weitestgehend unverstanden ist.
Hierbei kommen klassische molekularbiologische Techniken zur Herstellung der Protein-Konstrukte, sowie verschiedenste Interaktionstests (diverse Two-Hybrid-Systeme, chromatographische Verfahren, Pulldown-Assays, NMR-Spektroskopie, etc.) zum Einsatz.

Strukturelle Untersuchungen und Protein-Protein Interaktionsstudien an Apolipoproteinen
Als Apolipoproteine bezeichnet man die Protein anteile der Lipoproteine (u. a. Chylomikronen , VLDL , LDL , IDL , HDL ), welche wasserunlösliche Lipide im Blut transportieren. Apolipoproteine verbessern die Stabilität der Lipoproteine und besitzen zudem Protein-Rezeptor-Funktionen im Organismus. In der Arbeitsgruppe wird das Apolipoprotein AI auf seine Struktur hin untersucht und die Bindung zu seinem natürlichen Bindungspartner, dem AIBP näher charakterisiert. Arbeitstechnisch kommen klassische molekularbiologische Methoden zum Einsatz (z.B. in-vitro Proteinexpression, Two-Hybrid-Systeme, rekombinante Proteinexpression, Chomatographieverfahren). Biochemisch und biophysikalisch werden die Proteine mittels der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) untersucht.

Ausstattung:
Neben der Standardausstattung verfügt unser Labor über
zwei ÄKTA FPLC Chromatographiesysteme und einen Pipettierroboter
MWG Roboseq 4204 SEL Liquid Handling

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Dr. Hans Robert Kalbitzer
Dr. Gudrun Horn-Katting

Mitarbeiter:
Sabine Laberer
Malte Andrasch
Johannes Hiltl

 

 


Arbeitsgruppe Biochemie: PD Dr. Michael Spörner

Molekulare Schalter
Die physiologischen Eigenschaften von Proteinen werden stark durch ihre molekulare Dynamik bestimmt. Guaninnukleotid-bindende Proteine (GNB-Proteine) spielen als molekulare Schalter eine essenzielle Rolle in der zellulären Signalübertragung. Innerhalb dieses Schwerpunktes untersuchen wir an verschiedenen GNB-Proteinen die Bedeutung der molekularen Dynamik für den An- und Ausschaltvorgang dieser Schaltermoleküle, sowie ihren Effekt auf die Protein-Proteinwechselwirkungen.  
Hierzu werden Proteinvarianten aus unterschiedlichen Familien der Ras-Superfamilie (Ras, Ran, Arf, u.a.) sowie regulatorische und Signal-weiterleitende Bindeproteine rekombinant in E. coli exprimiert und mit Hilfe moderner FPLC-Anlagen gereinigt. Zur biochemischen und biophysikalischen Untersuchung der Proteine werden Methoden der UV/VIS- und Fluoreszenzspektroskopie, hochaufgelöste Flüssigkeitschromatographie, Kernspinresonanzspektroskopie (NMR), sowie in Kooperationen Mikrokalorimetrie und Elektronenspinresonanzspektroskopie (EPR) angewandt.

Literatur:
Spoerner   et al. , J. Biol. Chem. 2010
Meierhofer et al ., Biochemistry 2011
Meierhofer et al ., J. Am. Chem. Soc. 2011

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Dr. Hans Robert Kalbitzer
Dr. Michael Spörner

Mitarbeiter:
Tanja Meierhofer
Veronika Kropf
Karoline Löffel
Sabine Ruppel


Abb. Aktivierung und Inaktivierung des
molekularen Schalters Ras


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Es tut sich was!

35 th FGMR Discussion Meeting and Joint Conference

The meeting will be held from September 9 to 12, 2013 in Frauenwörth on the island of Frauenchiemsee / Lake Chiemsee southeast of Munich, Germany.

 

 

Freie Stellen für wache Köpfe

Am Lehrstuhl sind laufend Diplom- und Doktor-arbeiten in physikalischen, biologischen, chemischen und biochemischen Bereichen zu vergeben.
Interessenten melden sich bei Prof. Kalbitzer und / oder Mitarbeitern oder im Sekretariat,
Tel: 0941 - 943 2595