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Strukturelle Grundlagen von Neurodegeneration und Charakterisierung von Membranproteinen

Wir untersuchen die molekularen Mechanismen der Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen. Weiterhin charakterisieren wir die Struktur und Funktion von Membranproteinen. Unser zentrales Werkzeug ist dabei die Kryo-Elektronenmikroskopie.

Parkinson'sche Krankheit
Mit zunehmendem Alter steigt das Risiko der Entstehung und des Voranschreitens neurodegenerativer Erkrankungen wie zum Beispiel Parkinson. Obwohl bereits bekannt ist, dass bestimmte Proteine, wie das alpha-Synuclein, eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Parkinson spielen, sind die möglichen multifaktoriellen Ursachen immer noch unklar. Untersuchungen zu den verschiedenen Formen des alpha-Synucleins und anderer sogenannter „Amyloid“-Proteine sowie ihrer Übertragung von Zelle zu Zelle, helfen dabei die Krankheitsmechanismen aufzuklären und liefern wichtige Erkenntnisse für die Entwicklung neuer Wirkstoffe.

Biologische Membransysteme
Membranproteine sind in die Lipid-Doppelschicht von Zellmembranen eingebaut und unter anderem für die Nährstoff- und Energiezufuhr unserer Zellen verantwortlich, aber auch für die Ausscheidung nicht benötigter Moleküle. Diese Import-Export-Funktionen müssen genau auf die Bedürfnisse der Zelle abgestimmt sein. Darüber hinaus spielen Membranproteine eine Rolle bei der Zell-Zell-Kommunikation, der Zellteilung und der Abwehr. Ein breites Spektrum an Erkrankungen lässt sich auf fehlerhafte Proteine zurückführen, daher stellen sie geeignete Angriffspunkte für Arzneistoffe dar. Mithilfe der hochauflösenden Kryo-Elektronenmikroskopie können wir unterschiedlichste Membranproteine im Detail untersuchen.

Methoden und Bildgebungsverfahren
Wir kombinieren Licht- und Elektronenmikroskope verschiedener Bauarten, um ein umfassendes Bild der Proben bei unterschiedlichen Vergrösserungsmassstäben zu erhalten. Darüber hinaus entwickeln wir neue Methoden zur Probenvorbereitung sowie systembiologischer Analyse, welche für die Umsetzung der korrelativen Mikroskopie  wichtig sind. Weiterhin verbessern wir Bildgebungsverfahren insbesondere im Bereich der hoch-auflösenden Kryo-Elektronenmikroskopie und entwickeln und implementieren Computeralgorithmen zur hoch-auflösenden 3D Rekonstruktion der Proteinstruktur. Wir entwickeln zudem eine Pipeline zur visuellen Proteomanalyse von Einzelzellen, mit der sich die Aggregation von Proteinen in Zellsystemen untersuchen lässt. 

Detaillierte Informationen: https://www.c-cina.org/

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