29. August 2018 /

Bachelor- und Masterarbeitsthemen (Nussberger Lab)

Nussberger Lab
[Bild: Universität Stuttgart / AG Nussberger / Max Kovalenko]

1) Regulierung der pro-apoptotischen Aktivität des BCL2-Proteins BAX 

Die durch Proteine der Bcl-2 Familie regulierte Freisetzung von zytotoxischen Proteinen aus Mitochondrien gilt als Schlüsselereignis in der Apoptose. Dabei spielt BAX eine entscheidende Rolle. Neueste Ergebnisse zeigen, dass BAX mit einem Palmitinsäure-Rest modifiziert wird, was die Insertion des Proteins in die mitochondriale Außenmembran befördert. Damit einhergehend führt eine verstärkte Palmitoylierung von BAX zu einer erhöhten zellulären Sensibilisierung gegenüber unterschiedlichen Apoptose-Stimuli.

Aus diesen Beobachtungen ergeben sich neue Konzepte zur Bekämpfung von bösartigen Tumorzellen, in denen Palmitoylierung von BAX reduziert ist. Eine Fehlregulierung von BAX führt zu einer Reihe von Autoimmunerkramkungen (z.B. Multiple Sklerose) , neurodegenerativen Erkrankungen (Morbus Alzheimer und Parkinson) aber auch zu Krebs. Auch Viren (z.B. HIV) können das Gleichgewicht stören.

Im Rahmen der Arbeit soll der Regulationsmechanismus von BAX in die mitochondriale Aussenmembranen auf Grundlage einer laufenden Bachelorarbeit (Gabriel Alexander) zum Thema 2-Methoxyestradiol induzierten Apoptose von Knochen-Tumorzellen (Osteosarcoma) weiter untersucht werden. 

Literatur:

Methoden: Zellkultur (HEK 293 / Osteosarcoma ), Standardmethoden der Proteinbiochemie

 

2) Droplet-on-Hydrogel Lipiddoppelschichten zur optischen und elektrischen Messung der Aktivität einzelner Ionenkanäle

Das Ziel der Forschungsarbeit ist die Fortsetzung eines neuartigen Experiments (aufgebaut von Lukas Fineisen und Alexander Anton) mit dem die Kanalaktivitäten einzelner Kanalproteine in so genannten Droplet-on-Hydrogel-Lipiddoppelschichten elektrisch und optisch simultan  gemessen werden können. 

Methoden: Isolierung verschiedener Kanalproteine, Protein Expression in  E. coli und N. crassa, Aufbau des Experiments, Single Molecule TIRF Laser Mikroskopie, ggf. Matlab-Programmierung

 Literatur:

 

3) Kanaleigenschaften von OmpG und VDAC

Bei Gram negativen Bakterien erfolgt die Aufnahme von Substraten aus dem umgebenden Medium durch mit Wasser gefüllte, kanalbildende Membranproteine, bakterielle Porine. Im Unterschied zu den bekannten trimeren Porinen aus 16 oder 18 Beta-Faltblättern, ist OmpG ein monomeres Protein-Fass mit nur 14 Beta-Faltblättern. VDAC hingegen ist das  häufigste Porin in mitochondrialen Aussenmembranen. Es besteht - im Unterschied zu den bakteriellen Omp-Proteinen aus einer ungeraden Anzahl von 19 Beta-Strängen.   

In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Özkan Yildiz am MPI für Biophysik in Frankfurt sollen die Kanaleigenschaften unterschiedlicher OmpG Mutanten sowohl elektrophysiologisch als auch mittels unserem neuen high resolution TIRF-Mikroskop am einzelnen Molekül untersucht und charakterisiert werden; salopp formuliert, es soll untersucht werden, was lässt sich in einen OmpG Kanal einfüllen, was geht durch. Schließlich sollen an OmpG und VDAC das erst vor wenigen Jahren neu beobachtete Phänomen der Nanopräziptation in nanoskaligen Poren untersucht werden. Vorarbeiten durch unseren MItarbeiter Ali Shademani liegen vor.  

Literatur:

Methoden: Isolierung von VDAC aus Neurospora crassa Mitochondrien, Protein Expression in  E. coli, Single Molecule TIRF Mikroskopie, Einzelmulekül-Elektrophysiologie