Forschungszentrum Borstel
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Programmbereich Infektionen

Biophysik

Projekte

Die grundlegende Philosophie der Laborgruppe Biophysik ist die konsequente interdisziplinäre Verbindung zwischen Biologie, Chemie und Physik. Im Zentrum steht eine biologische Fragestellung mit medizinischer Relevanz zu deren Beantwortung wir verschiedene biophysikalische Methoden akquiriert und weiterentwickelt haben. Die Laborgruppe widmet sich Fragen zu Struktur, Funktion und Aktivität bakterieller Membranen und daraus freigesetzter bakterieller Pathogenitätsfaktoren sowie insbesondere der Wechselwirkung von Membranen mit natürlichen und synthetischen antimikrobiellen Peptiden und Proteinen (Abbildung 1).

Abbildung 1: Wissenschaftliche Fragestellung.
Abbildung 1: Wissenschaftliche Fragestellung.

Membranständige bakterielle Pathogenitätsfaktoren haben eine Funktion als Strukturelemente und als Zielstrukturen für Peptide/Proteine des Immunsystems sowie für Antibiotika. Kommt es zu einer Schädigung oder Abtötung der Bakterien, können die Pathogenitätsfaktoren, wie z.B. das Lipopolysaccharid (LPS) Gram-negativer Bakterien, in die Blutzirkulation freigesetzt werden und Immunzellen aktivieren. Durch diese Aktivierung wird zunächst eine Entzündungsreaktion ausgelöst, die schließlich zu einer Blutvergiftung (Sepsis) führen kann.

Die Grundlage für alle Untersuchung ist das Verständnis des Aufbaus von Membranen und der Struktur von Proteinen. Diese Informationen werden genutzt, um die Interaktion zwischen Membranen und Peptiden/Proteinen zu verstehen und letztendlich deren biologische Funktion zu charakterisieren. Die Untersuchungen erfolgen sowohl an natürlichen Zellen als auch an verschiedenen Rekonstitutionssystemen, wie Lipidmonoschichten, Liposomen, planaren Membranen und Festkörper-unterstützten Membranen. Notwendige Vorraussetzung ist die Etablierung und Entwicklung verschiedener biophysikalischer Methoden in unserer Laborgruppe (Abbildung 2).

Abbildung 2: Methoden und Fragestellungen der Laborgruppe Biophysik zur Untersuchung biologischer Membranen.
Methoden und Fragestellungen

Es ergeben sich für uns eine Reihe biomedizinisch relevanter Fragestellungen: