Von der Grundlagenforschung zur industriellen Anwendung

Membranproteine sind essentielle Komponenten des zellulären Lebens. Durch ihre funktionelle Vielfalt spielen sie eine zentrale Rolle in zahlreichen Prozessen, wie z.B. der Regulation des Stoff- und Informationsaustausches innerhalb und zwischen Zellen, der Energiegewinnung sowie dem Erhalt der strukturellen und funktionellen Integrität der Zellbestandteile.

Diese Diversität widerspiegelnd, stellen Membranproteine etwa ein Viertel der gesamten zellulären Proteinausstattung dar. Membranproteine erreichten aufgrund ihrer mannigfaltigen Funktionen eine sehr große medizinische und pharmazeutische Bedeutung: mehr als die Hälfte aller derzeit im Einsatz befindlichen Therapeutika sind gegen Membranproteine gerichtet.

Die Entwicklung neuer Medikamente ist ein langwieriger Prozess, der 10 Jahre und mehr in Anspruch nehmen kann. Ist das Zielmolekül eines potentiellen Wirkstoffs bekannt, kann diese Zeit ganz entscheidend verkürzt werden, sobald die Struktur mit atomarer Auflösung aufgeklärt ist. Auf diesem Wege gelang zum Beispiel die Entwicklung von drei Wirkstoffen für die AIDS-Therapie in vergleichsweise kurzer Zeit. Gerade für Membranproteine, eine der wichtigsten Klassen für pharmakologische Anwendungen, sind strukturelle Informationen mit hinreichender Auflösung nur für wenige Vertreter vorhanden.

Im Zentrum für Innovationskompetenz HALOmem werden die Weichen für die Strukturbiologie von Membranproteinen gestellt. Durch Strukturaufklärung mit der erforderlichen atomaren Auflösung kann die Grundlage für strukturbasiertes Wirkstoffdesign auf Membranproteine erweitert werden. Der Schlüssel zum Erschließen dieser Stoffklasse für strukturbiologische Untersuchungen liegt in der Präparation großer Mengen an Membranproteinen in ihrer funktionalen Form. Für die volle Funktionsfähigkeit ist die korrekte dreidimensionale Architektur der Proteine innerhalb ihrer natürlichen Umgebung - der Membran - notwendig. Die zwei Nachwuchsgruppen – die eine mit dem Schwerpunkt Proteine, die andere mit dem Schwerpunkt Membranen – arbeiten in enger Kooperation an dem gemeinsamen Ziel, eine Wertschöpfungskette zur Verfügung zu stellen, die auf die Erfordernisse des zukünftigen Marktes zugeschnitten ist. Von den zwei Nachwuchsgruppen widmet sich Gruppe I („Membranproteinbiochemie“) der Präparation dieser Proteinklasse in großen Mengen, Gruppe II („Biophysikalische Chemie von Membranen“) erreicht die Entfaltung der vollen Funktionalität der Proteine durch den Einbau in die biologische Membran. Hierbei wird nur das enge Zusammenspiel der Optimierung (i) der Proteineigenschaften und (ii) der Membraneigenschaften am Ende zum Erfolg führen.

HALOmem gehört als interdisziplinäre wissenschaftliche Einrichtung (IWE) zur Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. Dieses universitäre Umfeld, das traditionell den Schwerpunkt Proteinforschung beinhaltet, bietet genügend Raum und strukturbiologische Expertise, um die geplanten Forschungsabschnitte hin zu atomaren Strukturen von Membranproteinen erfolgreich durchführen zu können.

HALOmem beabsichtigt, mit industriellen Partnern zusammenzuarbeiten, um den Weg von der Grundlagenforschung zur industriellen Anwendung zu ebnen. Wir hoffen, das Grundgerüst an Methoden und Technologien zur Verfügung zu stellen, um durch die Bestimmung der Membranproteinstruktur einen deutlichen Beitrag hin zu einer effizienteren zielmolekülbasierten Medikamentenentwicklung leisten zu können.


Kontakt:
Dr. Ulla Niesbach-Kloesgen, Scientific Coordinator
Interdisziplinäre Wissenschaftliche Einrichtung HALOmem
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Kurt-Mothes-Str. 3
06120 Halle (Saale)
Germany
Tel: +49-345-55-24866
Fax: +49-345-55-27408
URL: http://www.halomem.de
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