SFB 1381:  Dynamische Organisation zellulärer Proteinmaschinerien: Von der Biogenese und modularen Assemblierung zur Funktion

Fachliche Zuordnung Biologie
Förderung Förderung seit 2019
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403222702
 

Projektbeschreibung

Komplexe biologische Funktionen werden von multimeren Proteinverbünden ausgeführt, die als molekulare Maschinerien agieren. Diese Proteinmaschinerien spielen eine zentrale Rolle bei der Replikation, Reparatur und Transkription von DNA, der Translation, Faltung und dem Abbau von Proteinen, dem Energiestoffwechsel, dem Transport von Molekülen, und bei der Kommunikation zwischen Organellen und Zellen. Während die einzelnen Untereinheiten von Proteinkomplexen oft bekannt sind, besteht die große Herausforderung darin die schrittweise Assemblierung dieser Einheiten in makromolekulare Komplexe und den damit verbundenen funktionellen Gewinn aufzuklären, der weit über die individuellen Funktionen der einzelnen Komponenten hinausgeht. Darüber hinaus sind Proteinmaschinerien keine isolierten Einheiten, sondern häufig mit weiteren Proteinkomplexen in dynamische Netzwerke eingebettet. Diese können partiell oder vollständig disassemblieren, als Reaktion auf die Interaktion mit Liganden, durch Modifikationen oder aufgrund von metabolischen Änderungen. Unser interdisziplinärer Ansatz kombiniert Molekular- und Zellbiologie, Biophysik und Strukturbiologie und ermöglicht damit die umfassende Analyse der Biogenese und Assemblierung von komplexen Proteinmaschinerien auf molekularer Ebene sowie die Untersuchung der funktionellen Leistung und regulatorischen Kontrolle durch zelluläre Erfordernisse. Mit dieser einzigartigen Expertise untersucht der SFB1381: i) wie während der Biogenese komplexe Proteinmaschinerien zu funktionellen Einheiten assembliert werden, ii) wie die Funktion von Proteinmaschinerien durch modulare Einheiten bestimmt wird, iii) wie die Proteinmaschinerien zu dynamischen zellulären Netzwerken kombiniert werden und durch externe Stimuli präzise an die Anforderungen und Aufgaben der Zelle angepasst werden. In der ersten Förderperiode haben wir durch die Identifizierung von neuen Untereinheiten und Subkomplexen, detaillierte molekulare Einblicke in die Zusammensetzung der untersuchten Proteinmaschinerien gewonnen. In der zweiten Förderperiode werden wir unsere molekularen und mechanistischen Analysen durch Integration von zellulären Dynamiken und Signalen erweitern, um die assemblierten Proteinmaschinerien und ihre verschiedenen Submodule im räumlichen und zeitlichen zellulären Gesamtkontext zu untersuchen. Hierzu werden wir unsere Kernexpertisen durch die Einbeziehung von Mikroskopietechniken ausbauen, um zu analysieren wie Submodule dynamisch zu einem bestimmten Zeitpunkt und an einem bestimmen Ort gebildet werden, wie Signalwege die (Dis-)Assemblierung regulieren und wie dadurch die Funktion von Proteinmaschinerien an geänderte Bedürfnisse der Zelle angepasst werden. Mit unserem multi-disziplinären Ansatz verfolgen wir ein umfassendes und integratives Forschungsprogramm, um die grundlegenden Mechanismen der Biogenese und der Funktion von multimeren Proteinverbünden aufzuklären, die die zellulären Prozesse des Lebens steuern.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche

Laufende Projekte

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Beteiligte Institution Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik
Beteiligte Hochschule Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
Medizinische Fakultät Heidelberg
Sprecher Professor Dr. Chris Meisinger