Arbeitsgebiete

Spannungsgesteuerte Natriumkanäle (Na_V-Kanäle) initiieren Aktionspotentiale und tragen damit entscheidend zur elektrischen Signalverarbeitung in erregbaren Zellen bei. So ist es nicht verwunderlich, dass eine Vielzahl von Neurotoxinen aus den Venomen giftiger Tiere gegen Na_V-Kanäle gerichtet sind. Während einige dieser Toxine Na_V-Kanäle spezifisch abschalten, verstärken andere deren Aktivität. Wir erforschen die komplexen Wirkmechanismen Na_V-Kanal-spezifischer Neurotoxine aus Skorpionen und Kegelschnecken auf molekularer Ebene und versuchen deren therapeutisches Potential zu bewerten. Darüber hinaus untersuchen wir die molekulare Funktionsweise von Na_V-Kanälen und deren Beteiligung an humanen Erkrankungen.

Ionenkanäle zeigen häufig erhöhte Aktivität in Tumorzellen und es wird postuliert, dass Fehlregulation bestimmter Kanäle die Tumorenentstehung bzw. -progression fördert. In Kooperation mit Partnern aus der Klinik untersuchen wir Expressionsmuster und funktionelle Aktivität von Kaliumkanälen in menschlichen Tumoren (z. B. Melanom, Neuroblastom, Gliom) mit dem Ziel, neue Angriffspunkte zur Behandlung von Krebserkrankungen zu identifizieren.

Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) werden während des normalen Metabolismus erzeugt, können aber bei pathophysiologischen Erscheinungen in besonders hoher Konzentration auftreten. In Proteinen führen ROS zu posttranslationalen Veränderungen, die oft zum Funktionsverlust führen. Wir untersuchen zum einen, wie Ionenkanäle durch oxidative Prozesse funktionell moduliert werden. Zum anderen richtet sich unser Interesse auf eine Klasse von Enzymen, welche an Methioninen oxidierte Proteine wieder „reparieren" können, die sog. Methioninsulfoxidreduktasen.

Kaliumkanäle beeinflussen viele zelluläre Prozesse und ihre Aktivität kann durch Medikamente verändert werden. Dies kann zur Krankheitsbehandlung ausgenutzt werden, aber auch Ursache medikamentöser Nebenwirkungen sein. Mit biochemischen und elektrophysiologischen Methoden untersuchen wir die molekularen Mechanismen der pharmakologischen Modifikation von Kaliumkanälen. Ziel ist es, mehr über Bindungsstellen und Wirkmechanismen der Blocker bzw. Aktivatoren zu lernen und die molekulare Funktionsweise der Kanalproteine zu ergründen.

Im Bereich Biophotonik untersuchen wir Möglichkeiten, mit denen über Photonen Zellfunktionen beeinflusst bzw. Informationen über Zellen und Proteine erhalten werden können. Basierend auf grünfluoreszierenden Proteinen (GFP) werden molekulare Sensoren für oxidative Veränderungen und intrazelluläre Signalmoleküle entwickelt. Es wird erforscht, inwieweit hochkonvertierende Nanopartikel als Lichtquellen in molekularen Dimensionen für biologische Anwendungen einsetzbar sind. Außerdem interessiert uns, wie man mittels photonischer Anregung gezielt das Membranpotential von Zellen modulieren kann.