AG Gatsogiannis - KryoEM komplexer Nanosysteme
Wir sind ein internationales Team von Biologen, Biochemikern und Physikern unter der Leitung von Prof. Dr. Christos Gatsogiannis, die sich der Aufklärung der Architektur komplexer Nanomaschinen durch deren direkte Visualisierung mittels Cryo-EM widmet. Diese Technik erlaubt uns die direkte Visualisierung biologischer Proben wie Proteinen, Viren und großen makromolekularen Komplexen bis hin zur atomaren Auflösung, gereinigt oder sogar in ihrer funktionellen zellulären Umgebung. In Kombination mit biochemischen, biophysikalischen, molekularbiologischen und bioinformatischen Methoden können wir entscheidende mechanistische Einblicke liefern und damit einen soliden Rahmen für das Verständnis ihrer Wirkungsweise schaffen.
Unsere Forschung konzentriert sich auf das molekulare Verständnis der peroxisomalen Biogenese, ihrer Importmaschinerie und den damit verbundenen Signalwegen. Ein weiterer Schwerpunkt ist das molekulare Verständnis der Mechanismen von porenbildenden Neurotoxinen und AAA-ATPasen, die eine Schlüsselrolle bei der Qualitätskontrolle von Proteinen spielen. Um unsere komplexen und vielschichtigen zentralen Fragen zu beantworten, sind multidisziplinäre Forschung, starke Synergien und modernste Infrastruktur notwendig.
Lab Links
News
Auf einer Reise in ein unbekanntes Land
Als Christos Gatsogiannis in seiner griechischen Heimatstadt Karditsa seine Koffer packt, um in Deutschland zu studieren statt in Athen wie seine Freunde, ist er 18 Jahre alt. Zuvor hat er lange gegrübelt, ob es die richtige Entscheidung ist. Doch alles fügt sich sehr schnell: In Deutschland verfliegen die Zweifel schon beim Sprachkurs am Frankfurter Goethe-Institut. Hier gehts zum kompletten Portrait.
Das "Paper of the Month" 09/2023 geht an: Maximilian Rüttermann und Christos Gatsogiannis aus dem Institut für Medizinische Physik und Biophysik
Begründung der Auswahl:
Es handelt sich um eine bedeutende grundlagenwissenschaftliche Arbeit, die das außerordentlich hohe Potential der Kryo-EM-Technologie belegt, mechanistische Zusammenhänge - hier in Zusammenhang mit der Funktion von Peroxisomen und von Peroxisom-assoziierten Entwicklungsstörungen - aufzuklären.
Zu Hintergrund, Fragestellung und Bedeutung der Publikation:
Peroxisomen sind Zellorganellen, die für eine Vielzahl von Stoffwechselfunktionen von entscheidender Bedeutung sind. Defekte in der peroxisomalen Biogenese führen zu verheerenden Stoffwechsel- und Entwicklungsstörungen, die als peroxisomale Biogenesestörungen (PBD) oder Zellweger-Syndrom bekannt sind und in bis zu 65 % der Fälle mit einem mechanistischen Defekt im peroxisomalen Pex1/Pex6-ATPase-Komplex einhergehen.
Der Pex1/Pex6-Komplex ist die treibende Kraft für den Import von Enzymen in die Peroxisomen durch das Recycling von Importrezeptoren aus der Peroxisomenmembran. Um den Mechanismus dieser hochkomplexen molekularen Maschine aufzuklären, wurden biochemische und strukturelle Techniken eingesetzt. Mit Hilfe von Kryo-EM wurde die dreidimensionale Struktur von Pex1/Pex6 in verschiedenen Zuständen aufgeklärt. So konnte erstmals in nah-atomarer Auflösung gezeigt werden, wie sich die ATPasen Pex1 und Pex6 zu einem Hexamer-Komplex assozieren und synchron arbeiten. Dabei wird ATP in mechanische Kräfte umgewandelt, um Peptide aus der Peroxisomenmembran zu extrahieren. Der Mechanismus ist einzigartig, vergleichbar mit einer Reihe von Armen, die paarweise an einem Seil ziehen und dabei dessen Knoten lösen.
Im Gegensatz zu anderen AAA-ATPasen agieren Pex1 und Pex6 während der ATP-Hydrolyse gemeinsam in Dimeren. Dieser bisher unbekannte Mechanismus ermöglicht es uns, mit dem Zellweger-Syndrom assoziierte Mutationen auf molekularer Ebene zu verstehen, was bei der künftigen Entwicklung therapeutischer Ansätze hilfreich sein kann.
Eda Samiloglu Tengirsek erhält ein Stipendium der Studienstiftung des deutschen Volkes
Die Studentin des Gatsogiannis-Labors Eda Samiloglu Tengirsek wurde von der Studienstiftung des deutschen Volkes ausgewählt, um ein angesehenes Promotionsstipendium im Bereich der Strukturbiologie zu erhalten. Die Studienstiftung des deutschen Volkes fördert "die universitäre Ausbildung junger Menschen, von denen aufgrund ihrer außergewöhnlichen wissenschaftlichen oder künstlerischen Begabung und ihrer persönlichen Eigenschaften ein herausragender Beitrag für die Gesellschaft insgesamt zu erwarten ist".