Forschungszentrum Borstel
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Programmbereich Infektionen

Bioanalytische Chemie

Projekte

Die FG Bioanalytische Chemie widmet sich der Identifikation und Quantifizierung immunbiologisch relevanter Biomoleküle und Membrankomponenten. Unsere FG hat sich dabei auf die Analyse von Lipiden, Glycokonjugaten sowie Zellwandkomponenten spezialisiert. Unsere Forschung ermöglicht einen Einblick in die komplexen Signalprozesse und Biosynthesewege auf molekularer Ebene, die durch Entzündungen und Infektionen moduliert werden. Hierbei können wir auf OMICs Workflows sowie strukturanalytische Methoden zurückgreifen. Die FG kann dabei auf eine einzigartige Kompetenz in der Massenspektrometrie (MS) und Kernspinresonanz (NMR) verweisen, um metabolische Prozesse in biologischen Modellen sowie in der translationalen Forschung zu charakterisieren. 

Ausgewählte Projekte

(1) Struktur-Funktions-Analysen mykobakterieller Zellwandkomponenten
Das Verständnis der Interaktion von Zellwandkomponenten des Tuberkulose-Erregers M. tuberculosis (M.tb) mit den Rezeptormolekülen und Membranen des Wirts ist der Schlüssel für neue Diagnoseverfahren sowie therapeutische und prophylaktische Interventionen. Wir entwickeln analytische Methoden, um die komplexe Zellwandstruktur von M.tb mit der NMR und MS zu untersuchen. Dabei suchen wir im Rahmen unserer Forschung im Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) nach lipid-basierten diagnostischen Markern, um die Therapie zu begleiten. In Zusammenarbeit mit unseren Kooperationspartnern (Molekulare Mykobakteriologie, Mikrobielle Grenzflächenbiologie, Zelluläre Mikrobiologie, Klinische Infektiologie, Nationales Referenzzentrum für Mtb) untersuchen wir die Membran-gebundenen und lipid-metabolischen Prozesse, die M.tb ausnutzt, um der Immunantwort des Wirts zu entgehen.  

(2) Der Lipidmetabolismus der Lunge
Die Lunge ist einem ständigen Kontakt mit der Umwelt, wobei durch die Atemluft Partikel, toxische Substanzen, Allergene und Pathogene mit den Epithelgeweben interagieren. Die Barriere-Funktion und das Immunsystem in der Lunge sind daher entscheidend für die menschliche Gesundheit. Für die Atemphysiologie ist dabei die Produktion von Surfactant, einem grenzflächenaktiven Suspension von Phosphoglycerolipiden und Proteinen, entscheidend. Dadurch besteht ein spezieller Link zwischen dem Lipidmetabolismus und dem Atemvolumen bzw. Sauerstoff, der im alveolaren Gewebe aufgenommen werden kann. Hier sind Pneumozyten des Typ II dafür verantwortlich das Surfactant vesikulär zu sekretieren, während Pneumozyten des Typ I mehr als 90% der alveolaren Grenzflächen bedecken. Typ I Pneumozyten sind besonders dünn und müssen daher ein speziell angepasste Membranzusammensetzung besitzen, um den Gasaustausch und die Barriere-Funktion zu ermöglichen. Im Rahmen unserer Forschung im Deutschen Zentrum für Lungenforschung (DZL) untersuchen wir die krankhaften Veränderungen des Lipidmetabolimus in der Ausbildung der Chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) an klinisch wohl definierten Biopsien zusammen mit der Klin. und Exp. Pathologie sowie der LungenClinic Grosshansdorf. Wir ergänzen unsere Untersuchungen dabei mit Tiermodellen, wobei allergische und immunmodulierende Reaktionen im Atemwegsepithel zusammen mit Prof. Peter König (Uni Lübeck) untersucht werden.

(3) Struktur-Funktions-Untersuchungen an Teichonsäuren von S. pneumoniae
Die Teichonsäuren des humanen Lungenpathogens S. pneumoniae sowie die einiger artverwandter Baktererien (wie S. oralis und S. mitis) zeichnen sich zum einen durch eine ungewöhnlich hohe strukturelle Komplexizität, zum anderen durch den für Bakterien eher ungewöhnlichen Substituenten Phosphorylcholin (P-Cho) aus. Diese P-Cho-Substituenten spielen besonders in S. pneumoniae eine essentielle Rolle, da sie den Zellwandanker für Cholin-bindenen Proteine (CBPs) darstellen. Proteine dieser Klasse übernehmen eine Vielzahl essentieller Funktionen in physiologischen Vorgängen wie dem Zellwandaufbau oder der Adhäsion an Wirtszellen. Gemeinsam mit unseren Kooperationspartnern (Prof. Dr. Sven Hammerschmidt und Dr. Thomas Kohler (Univ. Greifswald), Dr. Dalia Denapaite (Univ. Kaiserslautern), Prof. Dr. Waldemar Vollmer (Univ. Newcastle, England), Prof. Dr. Christian Marcus Pedersen (Univ. Kopenhagen, Dänemark), Prof. Dr. Juan Hermoso (CSIC, Madrid, Spanien)) widmen wir uns der molekularen und strukturellen Analyse der Teichonsäurebiosynthese sowie deren Bedeutung für die bakterielle Pathophysiology.