Funktion und Regulation von endozytotischen Sortierungsfaktoren

Bei der Endozytose können Zellen an der Plasmamembran Vesikel bilden, um Rezeptoren, gebundene Liganden und andere Moleküle zu internalisieren. Am besten untersucht ist dies für die Clathrin-vermittelte Endozytose, bei der dass räumlich und zeitlich kontrollierte Zusammenspiel von mehr als 50 verschiedenen Faktoren erforderlich ist, um endozytotische Clathrin-beschichtete Vesikel zu bilden. Wir untersuchen eine Reihe von Schlüsselfaktoren der zugrundeliegenden Maschinerie, wie AP-2, CALM (PICALM) und NECAP, um ihre Funktion zu erforschen und wir gehen der Frage nach, wie die einzelnen Faktoren kontrolliert werden, z.B. durch deren reversible posttranslationale Modifikation. Erst kürzlich konnten wir zeigen, dass die Blockierung der Expression von AP-2 und eine damit einhergehende Hemmung der Clathrin-vermittelten Endozytose zu einer veränderten Expression von mehr als 1000 Proteinen der Zelloberfläche führt
(Tobys et al., Traffic 2020).

Analyse von molekularen Defekten beim Hermansky-Pudlak-Syndrom (HPS)

Das HPS ist eine seltene autosomal-rezessiv vererbte Erkrankung, die durch Symptome wie okulokutane Hypopigmentierung/Albinismus, eine Blutungsneigung und die lysosomale Akkumulation von Ceroid-Lipofuszin gekennzeichnet ist. Derzeit sind zehn HPS-auslösende Gendefekte bekannt, von denen zwei der identifizierten Gene für Untereinheiten des sogenannten AP-3-Komplexes kodieren. AP-3 vermittelt die intrazelluläre Sortierung von Proteinen in Endosomen, wobei wesentliche Details der Funktion und Regulation, insbesondere in spezialisierten Geweben und Zellen nach wie vor unbekannt sind. Wir analysieren daher die zelluläre Funktion von AP-3 gemeinsam mit KollegenInnen der Humangenetik und dem Zentrum für Pädiatrie. Letztendlich hoffen wir zu einem besseren Verständnis der Krankheit beizutragen und den Weg zu neuen Ansätzen einer Kausaltherapie zu ebnen.

Surface-Plasmon-Resonance (SPR) Biosensor-basierte Analyse von biomolekularen Wechselwirkungen

Die SPR-basierte Analyse von molekularen Interaktionen ist eine vielseitige und schnelle Technologie für in vitro Studien unter definierten Bedingungen. Wir haben mehr als 20 Jahre Erfahrung in der SPR-Analyse von Protein-Protein-Wechselwirkungen sowie von Interaktionen von Proteinen mit immobilisierten liposomalen Membranen. Derzeit verwenden wir ein BIAcore T200 (Cytiva, ehemals GE Healthcare), das die manuelle oder automatisierte Analyse von wenigen dutzenden bis zu hunderten von Proben erlaubt. Wir bieten die Technologie und Analyse im Rahmen einer gemeinsamen fachlichen Zusammenarbeit an.
Unsere Erfahrungen sind in zahlreichen Publikationen dokumentiert (z.B. Höning et al., Mol Cell, 2005; Miller et al., Cell 2011; Hackmann et al., PNAS 2013; Wrobel et al., Dev Cell 2019).

Biogenese und Umsatz von Lipidtropfen

Jede bislang untersuchte menschliche Zelle ist in der Lage Triacylglycerin (TAG) in intrazellulären Lipidtropfen (LDs) zu speichern, wobei drei Zelltypen besonders professionell sind: Adipozyten des weißen und braunen Fettgewebe, sowie Hepatozyten. Im Gegensatz zu allen anderen intrazellulären Organellen ist der hydrophobe Kern der LDs nur von einem Phospholipid-Monolayer umgeben. Dies hat weitreichende Implikationen, die von der Biosynthese der LDs, dem Austausch von Molekülen, dem LD-Turnover bis hin zu ihrem Kontakt mit anderen Organellen reichen. Bei den genannten Prozessen sind Proteine wichtig, welche mit dem Phospholipid-Monolayer interagieren. Wir haben die Rekrutierung von PLIN3 (TIP47) aus dem Zytosol an LDs charakterisiert und konnten eine reduzierte TAG-Speicherung in PLIN3-knockdown-Zellen zeigen (Bulankina et al., J Cell Biol., 2009). Trotz dieses Wissens und zahlreicher anderer Arbeiten ist die molekulare Funktion von PLIN3 in "ruhenden" und TAG-speichernden Zellen weitgehend unverstanden. Um dies zu ändern, nutzen wir in vitro Assays zur LD-Assemblierung und Fragmentierung und komplementieren diese mit hochauflösender, quantitativer Lebendzellbeobachtung und Elektronenmikroskopie.