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Molekularer Mechanismus von Membranproteinen für die Zellwandsynthese

Die Zellwand, eine hochkomplexe Matrix, ist für Bakterien überlebenswichtig. Ein zentraler Bestandteil der Zellwandsynthese-Maschinerie sind die Membranproteine. Wir möchten die Struktur und Funktion dieser Gruppe von Proteinen besser verstehen.

Die Zellwand schützt Bakterien vor Antibiotika und der Immunabwehr des Wirtes. Die Herstellung der Zellwand umfasst mehrere Schritte, dazu gehören unter anderem der Transport von Vorläufer-Molekülen, der Zusammenbau zu grossen Biopolymeren sowie verschiedene chemische Modifikationen. Diese Aufgaben übernimmt eine gut koordinierte Protein-Maschinerie, zu der auch viele noch nicht charakterisierte Membranproteine gehören. Unser Ziel ist es, mithilfe moderner strukturbiologischer, biochemischer und biophysikalischer Methoden die Struktur und Funktion von Membranproteinen, die für die Zellwandsynthese zuständig sind, aufzuklären.

Transportproteine 
Viele chemische Bausteine und Vorläufermoleküle der Zellwand werden im Zellplasma hergestellt und müssen daher durch die Plasmamembran transportiert werden, um an ihren endgültigen Bestimmungsort zu gelangen. Sogenannte Membran-Transporter erleichtern diesen Vorgang. Sie lassen sich in unterschiedliche Kategorien einteilen: ionengekoppelte Transporter, ATP-Bindungskassetten-(ABC-) Transporter und Lipid-Flippasen. Wir möchten herausfinden, wie diese Transportprozesse auf molekularer und atomarer Ebene ablaufen.

Polymerasen und Transferasen 
Proteine wie die Polymerasen und Transferasen sind für die Produktion von Zellwandbausteinen unerlässlich. Während die Transferasen wichtige Vorläufermoleküle synthetisieren, verbinden die Polymerasen die einzelnen chemischen Komponenten zu komplexen Zellwand-Biopolymeren. Die dabei entstehenden Produkte geben der Zellwandmatrix schliesslich ihre Form. Wir untersuchen die Funktionsweise derjenigen Membranproteine, die solche chemischen Reaktionen ausführen, mit dem Ziel, neue molekulare Mechanismen zu entschlüsseln und technologische Anwendungen zu entwickeln, die auf der Funktion dieser Makromoleküle basieren.

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