Forschung

Forschungsschwerpunkte

Die Abteilung Bioinformatik und Molekulargenetik untersucht die Funktion von Genen und Faktoren, die eine Rolle bei Alterung und alternsabhängigen Erkrankungen des Menschen (v.a. des Nervensystems) spielen, sowie ihre gegenseitige, funktionale Vernetzung im lebenden Organismus.

 Dabei geht sie konsequent translational und systembiologisch vor: Im Mittelpunkt der Forschung stehen humanrelevante Fragenstellungen, deren Grundlagen genetisch und biochemisch mit den dafür geeigneten Modellen analysiert werden, um dann Rückschlüsse auf das Krankheitsgeschehen im Menschen und Therapiemöglichkeiten geben zu können. Letzteres wird über zahlreiche Kollaborationen verwirklicht. Die Abteilung nutzt für diese Ansätze verschiedene in vivo und in vitro Modelle, z.B. Zellkulturen, hauptsächlich aber den Modellorganismus Caenorhabditis elegans (C. elegans), um Genfunktionen zu charakterisieren und die betroffenen Signalwege zu entschlüsseln. Wenn es die Fragestellung erforderlich macht, werden auch Hefe-Verfahren sowie, in Kollaboration mit anderen Forschungseinrichtungen, Mausmodelle eingesetzt. Wir verwenden außerdem (proteom-) biochemische Analysen und pharmakologische Assays, um Wechselwirkungen mit Proteinfunktionen zu testen und so, zusätzlich zu den genetischen Daten, Informationen über die genaue Rolle eines Proteins und seine physikalischen Wechselwirkungen im lebenden Organismus zu erhalten.

Bislang sind alle Mechanismen, die wir mit Hilfe unseres Modellorganismus C. elegans identifiziert haben, vergleichbar und bemerkenswert ähnlich zu den Mechanismen in Säugetieren. Aus diesem Grund tragen unsere Arbeiten dazu bei, die Rolle und biologische Funktion menschlicher Gene, die im Krankheitsfall dysfunktional sind, zu verstehen.

In unseren Augen ist der Nematode C. elegans ein hervorragendes Modell für solche Untersuchungen, da wir mit ihm systembiologisch arbeiten können, d.h. bei Bedarf jedes Gen im lebenden Organismus auf seine Beteiligung an einem Signalweg/einer Erkrankung untersuchen können. Hervorragend ergänzt wird diese Herangehensweise durch pharmakologische Verfahren, die es uns erlauben, neue chemisch wirksame Substanzen und ihre Zielmoleküle zu identifizieren. Auch die Hinzunahme synthetischer Modelle, z.B. durch gezieltes Einbringen eines menschlichen Krankheitsgens in C. elegans und die nachfolgende Suche nach Substanzen zur Linderung/ Eliminierung seiner pathogenen Wirkung, sind bei uns etabliert und werden regelmäßig angewandt.

Aktuelle Schwerpunkte sind Modelle für die Entstehungsweise von Krankheiten wie degenerative Erkrankungen des Nervensystems: Morbus Parkinson: Wir untersuchen den Beitrag von Genen, die mit erblichen Formen der Parkinsonschen Erkrankung assoziiert sind. Diese regulieren, wie wir aktuell feststellen, Funktionen des zellulären Zytoskeletts und der Mitochondrien (Energieträger der Zelle). Alterung und Regulation von Stress: Zentraler Fokus unserer Untersuchungen ist die Rolle des Insulin-Stoffwechselwegs sowie des TOR (Target of rapamycin) Signalwegs bei Alterung und Stressantwort. Beide Signalwege sind regulativ verzahnt und haben eine zentrale Bedeutung bei der Steuerung der Lebenserwartung von Zellen und Organismen. Unsere neueste Forschung zeigt aber, dass sie auch die Differenzierung von Stammzellen und die Entstehung von Tumoren, insbesondere der Nieren, beeinflussen.

Es bestehen weitreichende, durch Publikationen belegte Forschungskollaborationen z.B. mit Einrichtungen des Universitätsklinikums, immunologischen Laboratorien, auch ausländischen Forschungseinrichtungen sowie mit Forschungsverbünden in der Medizin. Die AG war außerdem beantragendes Mitglied bei CCCF (Tumorzentrum Friedrich Heilmeyer) und Kollaborationspartner mit einer Einrichtung des IMTEK (Prof. Korvink, seit 01. April 2015 am Karlsruhe Institute of Technology) bei der ERC finanzierten Entwicklung von Geräten zur hochauflösenden Analyse kleiner Labormodellorganismen (C. elegans).

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