Dieses Bild zeigt Universität Stuttgart / Stephan Nussberger

Institut für Biomaterialien und biomolekulare Systeme

Abteilung Biophysik

Professor Stephan Nussberger

Eukaryoten erzielen ihre hohe Leistungsvielfalt dadurch, dass sie ihre verschiedenen Funktionen und Aufgaben auf räumlich durch Membranen abgegrenzte, subzelluläre Kompartimente verteilen. Damit stehen sie jedoch vor einem Problem: Mit der subzellulären Strukturierung wird das Prinzip der intrazellulären Barrierefreiheit, wie es bei Prokaryoten noch gilt, auf Kosten des Funktionszuwachses abgeschafft. Membranen eukaryotischer Kompartimente, seien es die des Zellkerns, die von Mitochondrien, Peroxisomen oder Chloroplasten, stellen für die Mehrzahl der Moleküle in einer Zelle eine bedeutende Diffusionsbarriere dar. Nur wenige können sie – zumeist nur unter hohem Energieaufwand – überwinden. Kompartimentierung oder Barrierefreiheit – ein unüberwindbarer Gegensatz? An diesem Punkt setzen die Forschungsarbeiten der Abteilung Biophysik an.

Wir bedienen uns dabei quantitativer Methoden der Proteinbiochemie, Zellbiologie, Elektrophysiologie und Einzelmolekülmikroskopie sowie, in Zusammenarbeit mit anderen Forschergruppen, der hochauflösenden Kryo-Elektronenmikroskopie. Im Einzelnen werden in unserer Abteilung die folgenden Themen adressiert:

Proteintranslokation

Besonderes Interesse gilt der molekularen Architektur der Proteintranslokase mitochondrialer Aussenmembranen und damit der Beantwortung der Frage, wie Proteine durch diese Translokase in Mitochondrien transportiert werden.

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Apoptose

Die durch Proteine der Bcl-2 Familie regulierte Freisetzung von zytotoxischen Proteinen aus Mitochondrien gilt als Schlüsselereignis der Apoptose. Dabei spielt die Modifikation des Bcl-2-Proteins BAX mit einem Palmitinsäurerest und damit dessen Integration in mitochondriale Aussenmembranen eine entscheidende Rolle. Auf Grundlage dieser Beobachtung arbeiten wir an neuen Konzepten zur Bekämpfung von bösartigen Tumorzellen, in denen die Palmitoylierung von BAX reduziert ist.

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Einzelmolekül-Biosensorik

Im Rahmen des Kompetenznetzes Funktionelle Nanostrukturen der Baden-Württemberg Stiftung und des Forschungsverbunds Neue Technologien und Biofunktionelle Materialien und Oberflächen arbeiten wir an der Integration von biologischen Poren in festkörperunterstütze Membranen für die Biosensorik.

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