Die molekulare Architektur von Zellen

Mit Hilfe der Kryo-Elektronentomographie machen wir molekulare Strukturen in Zellen sichtbar. So gewinnen wir Einblicke in den Aufbau ihrer Organellen.

Visualisierung molekularer Strukturen des Golgi-Apparates, einer grossen Zellorganelle, mithilfe der Kryo-Elektronentomographie.

Zellen führen spezielle biochemische Reaktionen durch, indem sie ihre Proteine in zellulären Untereinheiten, den sogenannten Organellen, konzentrieren. Zu den Organellen zählen der Zellkern, das endoplasmatische Retikulum, der Golgi-Apparat, Mitochondrien, Chloroplasten, Zilien und phasengetrennte Kompartimente. 

Wir erforschen, inwiefern Form und Funktion von Organellen miteinander korrelieren. Dazu untersuchen wir, wie Makromoleküle Zellorganellen formen und umgekehrt, wie die Form jeder Organelle die Funktion ihrer Makromoleküle steuert. Die Kryo-Elektronentomographie (Kryo-ET) öffnet uns ein Fenster in diese neue Welt der „strukturellen Zellbiologie“.

Die Photosynthese verwandelt Licht in Leben
Der Prozess der Photosynthese ist für das Leben auf der Erde unerlässlich, da er Nahrung liefert und gleichzeitig atmosphärisches Kohlendioxid durch Sauerstoff ersetzt. Ein Hauptaugenmerk unserer Forschung liegt darauf, wie die molekulare Architektur in Chloroplasten und Cyanobakterien es Zellen ermöglicht, Lichtenergie zu gewinnen und Kohlendioxid zu fixieren.

Meeresalgen in einer sich verändernden Welt
Neben klassischen Modellorganismen untersuchen wir die Photosynthese in verschiedenen Meeresalgen, die einen Grossteil des Kohlenstoffs der Erde binden und zur Erhaltung der Biodiversität des Ozeans beitragen. Wir versuchen zu verstehen, wie sich Photosynthese-betreibende Organellen in der Meeresumwelt entwickelt haben und wie sie von Umweltbelastungen durch den Klimawandel beeinflusst werden.

Zilien sind die Antenne der Zelle
Unser Labor untersucht zudem Zilien, haarähnliche Organellen, die an vielen einzelligen Organismen hängen und auch an fast jeder Zelle im menschlichen Körper. Zilien erfüllen eine Vielzahl von Bewegungs- und Signalfunktionen und können eine Vielzahl von Krankheiten im Menschen verursachen. Wir möchten daher die Struktur und Funktion von Zilien über die Evolution hinweg besser verstehen.