Unsere Forschung
Ziele
Eine Besonderheit unserer Arbeit ist zur Zeit die biophysikalische Analyse von lebenden biologischen Zellsystemen. Die Verwendung lebender Zellsysteme soll auch noch weiter ausgebaut werden, da sich zahlreiche komplexe Lebensprozesse nur im intakten Interaktionssystem „Zelle“ darstellen lassen.
Daneben tritt jedoch noch die Untersuchung von molekularen Komplexen aus dem Zelllinneren durch ihre funktionelle Rekonstituierung in vitro – idealerweise auf Substratoberflächen. Dies erlaubt eine sehr genaue biochemische Definition der Interaktionen zwischen verschiedenen Reaktionspartnern. Diese Experimente sind mit den Komponenten der DNA-Replikationsmaschinerie, von mRNA-Spleissosomen und von Kernporenkomplexen geplant. Die gezielte gentechnische Modifikation von Einzelkomponenten läßt dann eine sehr genaue Funktionscharakterisierung zu.
Methoden
Es werden verschiedene experimentelle Verfahren der modernen quantitativen Lichtmikroskopie eingesetzt: lasergestützte Verfahren, die es erlauben, mit Hilfe von hochempfindlichen Hochgeschwindigkeitskameras die Bewegung einzelner Moleküle zu verfolgen („Einzelmolekültracking“) oder komplexe biologische Strukturen dreidimensional aufgelöst abzubilden (konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie). Mit unseren Messaufbauten kann beispielsweise die Brownsche Molekularbewegung einzelner Proteine in wässriger Lösung zeitlich und räumlich verfolgt werden.
Die verwendeten experimentellen Techniken werden von uns kontinuierlich apparativ und methodisch weiterentwickelt.
Gegenwärtig bilden Untersuchungen von Mobilität und Interaktionen funktioneller (z.B. Replikations- oder Spleissfaktoren) und unfunktioneller Makromoleküle („Mobilitätssonden“) im Inneren von lebenden Zellkernen den Schwerpunkt unserer Arbeit. Im Mittelpunkt steht die Forschung in folgenden Bereichen:
(1) Kern-Zytoplasma-Transport
(2) Struktur und Dynamik von Spleissfaktor-Kompartimenten
(3) Struktur und Dynamik von DNA-Replikations-Foci
(4) Mobilitätssonden in spezifischen Zellkerndomänen
