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Mechanismen und Physiologie des gezielten Proteinabbaus

Prof. Dr. Nico Dissmeyer, Dipl.-Biochem.

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Wir erforschen posttranslationelle Modifikationen von Eiweißen (Proteine), die einen Einfluss haben auf die Proteinhomöostase (Proteostase) und die biologische Relevanz der damit einhergehenden unterschiedlichen Protein-Stabilitäten in der Zelle. Dazu spüren wir molekulare Komponenten beteiligter Pathways auf und identifizieren Proteine, die spezifisch erkannt und abgebaut werden. Wir haben wir eine genetische Technik entwickelt, die auf konditioneller Proteolyse beruht, die es ermöglicht, in lebenden Pflanzen, Insekten und Zellen, Proteine anzureichern oder bei Bedarf abzubauen und somit ihre Funktion ein- und auszuschalten.

Forschungsthemen

• Identifikation von Substraten des proteinmodifizierenden und proteindegradierenden N-Degron-Pathways
• physiologische Relevanz der N-Degron-vermittelten Proteolyse
• Charakterisierung der proteinmodifizierenden Enzyme des N-degron-Pathways
• Anwendung konditioneller, gesteuerter Proteolyse versus -akkumulation in Grundlagenforschung und Biotechnologie
• Molecular Farming und Synthetische Biologie in Pflanzen

Modellsysteme

• in vivo: Pflanzen wie Ackerschmalwand (Arabidospis thaliana), Australischer Tabak (Nicotiana benthamiana) und Gerste (Hordeum vulgare), Bakterien wie Escherichia coli und das Bodenbakterium Agrobacterium tumefaciens, welches Pflanzen genetisch modifizieren (transformieren) kann
• pflanzliche Zellkulturen (Protoplasten) aus verschiedenen mutanten Pflanzenlinien
• in vitro verwenden wir zahlreiche rekombinant (heterolog) hergestellte Proteine, synthetische Peptide oder zell-freie Systeme

Methoden

• heterologe Expression von Proteinen in Bakterien, Hefen, Insektenzellen, Pflanzen und deren Aufreinigung mittels verschiedener Methoden
• molekulargenetische und physiologische Analysen von Pflanzen sowie Standardmethoden, insbesondere vergleichende Experimente zur pflanzlichen Performance
• peptidbasierte Analysen, Peptidarrays und -pulldowns
• Assays für posttranslationelle Modifikationen und verschiedenste Proteinabbauassays in vitro und in vivo
• Fluoreszenzmikroskopie, fluoreszenzbasierte Proteinchemie
• Vielzahl pflanzenbasierter Assays, u.a. stabile genetische Transformation von lebenden Pflanzen und transiente Transformation von Pflanzenorganen und Zellkulturen