Nano-Energieforschung

Schalterfunktionen von Proteinen auf nano-strukturierten Grenzflächen

Projektleiter: Prof. Dr. Karl-Wilhelm Koch
Kooperationspartner: Prof. Dr. Jens Christoffers, Prof. Dr. Christoph Lienau, Prof. Dr. Walter Neu

Stäbchen-Photorezeptorzellen stellen sehr energie-effiziente Strukturen dar, die mit hoher Präzision und Zeitauflösung Photonen detektieren und diese Primärereignisse in eine zelluläre Antwort übersetzen. Hieran sind in der Zelle fein aufeinander abgestimmte Protein-Protein-Wechselwirkungen beteiligt, die über spezielle Schaltermechanismen gesteuert werden. Im beabsichtigen Promotionsprojekt sollen diese Schaltvorgänge entweder an biologischen Membranen (wie in der Zelle) oder an künstlichen Grenzflächen untersucht werden. Eine Proteinklasse, die neuronalen Calcium-Sensorproteine (NCS-Proteine) wird im Fokus der Untersuchungen stehen, da diese Proteine Schalterfunktionen ausüben, häufig unter Beteiligung von kovalent angehängten Fettsäuren. Um Konformationsänderungen in NCS-Proteinen zu detektieren, sollen demnach fluoreszenzmarkierte Fettsäuregruppen an das Protein angehängt und fluoreszenzspektroskopisch untersucht werden. Der gezielte parallele Einbau eines anderen Fluoreszenzfarbstoffs soll intramolekulare Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer (FRET-Messungen) ermöglichen. Membranassoziationen sollen mit Hilfe von Oberflächen-Plasmon-Resonanz-Messungen an immobilisierten Lipiden auf Sensor-Chip-Oberflächen untersucht werden. Ergänzend dazu soll die Interaktion von markierten NCS-Proteinen und Lipidvesikeln auch mit der Isothermen Titrationskalorimetrie (ITC) vermessen werden. Intrazelluläre Translokationen sollen in Zellkulturen nach Transfektion mit fluoreszenzmarkierten NCS-Proteinen erforscht werden. Die Arbeiten sind grundlegend ausgerichtet und sollen das molekulare Verständnis von energie-effizienter Signalwege in Zellen vertiefen.