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Strukturelle Dynamik

Mit molekularen Maschinen hält eine Zelle ihren Stoffwechsel in Gang. Oft sind es sehr komplexe Gebilde, zusammengesetzt aus einer Vielzahl verschiedenartiger Komponenten. Um strukturelle Details in Aktion studieren zu können, untersuchen wir diese Makromoleküle in schockgefrorenem Zustand: Durch blitzartiges Einfrieren wird die molekulare Maschinerie bei unterschiedlichen Arbeitsschritten gestoppt. Das Elektronenmikroskop liefert dann jeweils eine Serie von Projektionsbildern, aus denen sich mit entsprechend aufwendigen Computerprogrammen die räumliche Struktur zusammensetzen lässt.
 
Wir wenden diese Technik für eine Vielzahl von molekularen Maschinen an, die an wichtigen Schaltstellen zellulärer Informationsverarbeitung zu finden sind. Zum Beispiel untersuchen wir, wie die Proteinfabrik der Zelle – das Ribosom – durch Ablesen der Erbinformation Proteine synthetisiert. Auch Spleißosomen werden untersucht, durch deren Arbeit der korrekte Bauplan für die Proteinsynthese erst bereitgestellt wird. Daneben arbeiten wir am Anaphase Promoting Komplex, der für die korrekte Verteilung der Erbinformation bei der Zellteilung benötigt wird. Mithilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie können wir die Struktur und die Bewegungen dieser Maschinen "während ihrer Arbeit" beobachten, um ihre Funktion im Detail zu verstehen.



Pressemitteilungen & Neues aus der Forschung

Holger Stark hat mit seinem Team eine entscheidende Auflösungsgrenze in der Kryo-Elektronenmikroskopie geknackt. Seiner Gruppe gelang es zum ersten Mal, einzelne Atome in einer Proteinstruktur zu beobachten und die bisher schärfsten Bilder mit dieser Methode aufzunehmen. Mit solch detaillierten Einblicken lässt sich besser verstehen, wie Proteine in der lebenden Zelle ihre Arbeit verrichten oder Krankheiten hervorrufen. mehr

Keine andere Infektionskrankheit tötet mehr Menschen als die Tuberkulose. Sie wird durch Mykobakterien ausgelöst. Um die Erreger zu bekämpfen, ist die Fettsäure-Fabrik des Bakteriums ein wichtiger Ansatzpunkt. Göttinger Forscher haben jetzt erstmals ein Protein entdeckt, das die Arbeit der FAS reguliert. Dies eröffnet in der Medizin neue Möglichkeiten, Wirkstoffe insbesondere gegen Tuberkulose zu entwickeln. Für die Biotechnologie bietet es Chancen für maßgeschneiderte Fettsäure-Synthasen. mehr

Jahrbuchbeitrag (2013)
Makromolekulare Maschinen in 3D: Die komplexe Welt der Komplexe
Makromolekulare Komplexe sind kleine Nanomaschinen und übernehmen die wichtigsten Aufgaben biologischer Prozesse. Mit Hilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie können die dreidimensionalen (3D-) Strukturen dieser makromolekularen Maschinen hochaufgelöst untersucht und dynamische Vorgänge visualisiert werden. Das "Filmen" dieser Nanomaschinen trägt erheblich zum Verständnis molekularer Vorgänge auf struktureller Ebene bei. mehr
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