Arbeitsgebiete

Die Abteilung Strukturelle Zellbiologie der Viren hat die Anwendung der Kryo-Elektronentomographie zur Strukturanalyse pleomorpher Viren wesentlich vorangetrieben. Beispiele sind die Aufklärung der dreidimensionalen supramolekularen Organisation für Herpes-, Retro- und Bunyaviren. 

Um die Gesamtheit des „Lebenszyklus“ eines Virus zu verstehen, ist es nötig, die verschiedenen Übergangsstadien der Strukturen auf molekularer Ebene zu verstehen. Ziel ist es, ein umfassendes Bild der dynamischen funktionalen Interaktionen zwischen viralen Proteinkomplexen und Zellstrukturen im Verlauf der Infektion zu erhalten.  

Viren dienen dabei auch als geeignete Werkzeuge, um molekulare Details zellulärer Abläufe zu entschlüsseln. Sie sind zum Beispiel dazu in der Lage, den Zelleintritt auf physiologischem Wege zu vollziehen und sind außerdem von den zahlreichen anderen Strukturen innerhalb des Zytoplasmas der Wirtszelle gut unterscheidbar. So wird es ermöglicht, dynamische zelluläre Prozesse besser zu verfolgen. 

Membranmodulationen 

Das strukturelle Design von Viren bietet ein bemerkenswertes Beispiel für die Einfachheit und Funktionalität in biologischen Systemen. Virale Partikel und Mechanismen agieren als hocheffektives molekulares Mittel, um zelluläre Membranen zu stimulieren. So transferieren diese modulierten Membranen virale Genome und Akzessorproteine in die Zelle und ihre Subkompartimente hinein und heraus.  

Wir analysieren dynamische Interaktionen von viralen und zellulären Proteinkomplexen, die zu Störungen der Membrankrümmung führen. Das beinhaltet Aspekte der Membranfusion (Eintritt von umhüllten Viren), der Membranzerstörung (Eintritt von nicht-umhüllten Viren) und Membrankrümmungsmodulation (viraler Transport durch Membranen hindurch und virale Anhäufung). Schließlich befassen wir uns auf verschiedenen Ebenen mit den Details und der Komplexität bestimmter Subsysteme.

Integrative und korrelative Mikroskopie  

Die Kryo-Elektronenmikroskopie (KryoEM) stellt eine exzellente Plattform für die Kombination mit anderen Ansätzen dar: Biochemische, Proteomics- und X-Ray Kristallographie-Studien können mit der KryoEM kombiniert werden indem die Forschungsergebnisse mit nativen subzellulären strukturellen Informationen integriert werden. Angetrieben von unseren biologischen Fragen sind wir an verschiedenen Methodenentwicklungen beteiligt. Diese beinhalten die Kombination von KryoET mit Einzelpartikel-Ansätzen, hochauflösender Fluoreszenz-(Kryo-)Mikroskopie und Röntgen-Kryo-Mikroskopie / -Tomographie in einem korrelativen Ansatz. Zudem werden Proben durch Mikrobearbeitung für die KryoEM zugänglich gemacht.

Bildanalyse/ Processing & Computational Biology  

Die Bildanalyse ist ein wesentlicher Teil in der Datenverarbeitung bei der Kryo-Elektronenmikroskopie. Wir sind Teil einer Forschungs-Community, die sich um einen konstanten Entwicklungsfortschritt bei den Geräten zur Verarbeitung, Visualisierung und Auswertung von verschiedenen Auflösungs- und Komplexitätsgraden bemüht. Hier arbeiten wir eng mit anderen Spezialisten zusammen.  

Integrative Strukturbiologie erfordert außerdem geeignete Mittel, um Daten verschiedener Modalitäten zu kombinieren, zum Beispiel um höhere Auflösungen an geringer aufgelöste Strukturen anzupassen. So tragen wir zu neuen Ansätzen der Etablierung von intraviralen und viral-zellulären Protein-Protein-Interaktionsnetzwerken bei. 

Kontakt

Dr. Rudolph Reimer

Leiter TP MIA (Elektronenmikroskopie)

Telefon: 040 48051-254

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