Strukturelle Infektionsbiologie

Krankheitserreger manipulieren humane Wirtszellen für einen möglichst effizienten Infektionsverlauf. Zu diesem Zweck setzen verschiedenste bakterielle Erreger gezielt Virulenzfaktoren frei, die u. a. deren Invasion in Wirtszellen erleichtert oder die Immunantwort des Wirtes unterdrückt.

Infektionsstrategien identifizieren

Mittels genomischer und proteomischer Analysen konnten in den letzten Jahren viele dieser Faktoren identifiziert und die darauf basierenden Infektionsstrategien entschlüsselt werden. In vielen gramnegativen Bakterien ist ein großer, membranständiger Proteinkomplex, dass sogenannte Typ-3-Sekretionssystem (T3SS) essentiell für die kontrollierte Freisetzung verschiedenster Virulenzfaktoren. Dieser aus vielen Untereinheiten bestehende makromolekulare Komplex ist wie eine Spritze geformt und zieht sich durch die gesamte bakterielle Doppelmembran. Die Virulenzproteine werden aktiv und nach einem bestimmten zeitlichen und räumlichen Muster durch das T3SS transportiert.

Unser primäres Ziel ist es, die Struktur und Funktion des T3SS zu entschlüsseln sowie die Transportdynamik und die damit verbundenen Regulationsmechanismen aufzuklären.

Strukturbiologische Techniken und biophysikalische Methoden

Wir nutzen verschiedenste molekularbiologische und proteinbiochemische Techniken sowie zelluläre Untersuchungsmethoden für unsere Forschung. Darüber hinaus verwenden wir modernste strukturbiologische Techniken (Röntgenstrukturanalyse, Elektronen- und Fluoreszenzmikroskopie) in Kombination mit verschiedenen biophysikalischen Methoden (Lichtstreuung, Kalorimetrie, CD- und Fluoreszenzspektroskopie) für die möglichst umfassende Struktur-/Funktionsanalyse des T3SS im Verlaufe bakterieller Infektionen.

Unser übergeordnetes Ziel bei der Entschlüsselung der molekularen Mechanismen der Wirtszellinvasion liegt darin, einen Beitrag bei der Entwicklung rationaler Therapieansätze sowie von effizienten Antiinfektiva gegen gramnegative Bakterien zu leisten. Die Weltgesundheitsorganisation schätzt, dass mehr als 100 Millionen Menschen weltweit jedes Jahr von Krankheiten, ausgelöst von gramnegativen Bakterien wie Gastroenteritis (Shigella flexneri), Typhus-Fieber (Salmonella typhi), Lebensmittelvergiftungen (Escherichia coli spp) und Beulenpest (Yersinia pestis),  betroffen sind und diese sogar einige Millionen Tote fordert.