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Gesetze der Organisation in der Zelle
Molekulare Transportprozesse sorgen für eine richtige Verteilung von Proteinen und RNA-Molekülen in der Zelle. Sie sind daher wichtig für die Zellfunktion und -polarität sowie die Reaktion auf Stress.
Die korrekte Verteilung von Proteinen und Boten-RNA (mRNA) stellt das Überleben von Zellen sicher. Nur die spezifische Platzierung dieser Moleküle ermöglicht die Entwicklung vielzelliger Organismen wie dem Menschen. Würde diese Verteilung gestört, könnten keine spezialisierten Zellen und folglich auch keine Organe entstehen. Fehler bei der Verteilung können zudem zum Verlust der Zellpolarität führen. Sie gilt als eine Ursache für die Entstehung von Krebs und Metastasen. Das Verständnis über die Lokalisation von Proteinen und mRNA-Molekülen liefert somit wichtige Informationen für die Entwicklungs- und Stammzellbiologie.
Intrazellulärer Transport
Ein Ziel unserer Arbeit ist es, die grundlegenden Mechanismen für den exakten Aufenthalt von Proteinen und mRNA-Molekülen in der Zelle besser zu verstehen. In den letzten Jahren haben wir uns vor allem mit dem intrazellulären Transport zwischen Golgi Apparat und der Plasmamembran, insbesondere mit der Reifung von Endosomen, beschäftigt. Wir wollen besser verstehen, wie der Transport sowie die Signalübertragung in der Zelle auf Ebene der Endosomen reguliert wird.
Lokalisation von RNA-Molekülen
Das genaue Verständnis über die Lokalisation und die Stabilität der mRNA ist ein weiterer Schwerpunkt unserer Forschung. RNAs liegen in unterschiedlichsten Strukturen und Komplexen vor. Solche mRNA-Komplexe organisieren sich selbst und sind nicht von Membranen umgeben. Das Zellplasma an sich ist in verschiedene Reaktionsräume mit jeweils spezifischen Aufgaben unterteilt. Deshalb ist auch die Lokalisation der mRNA im Zellplasma wichtig für die zeitliche und räumliche Regulation der Proteinbildung.
Zellantwort auf Stress
Zellen sind verschiedenen Stresssituationen wie Hunger, Austrocknung, mechanischem Stress oder den Angriffen von Krankheitserregern ausgesetzt. Die Zelle reagiert darauf auf der Ebene der Transkription und Translation und durch das Anpassen der Stabilität, Lokalisierung und Aktivität der Proteine. Wir gehen der Frage nach, wie sich die Translationskontrolle sowie die Lokalisation und der Abbau der mRNA auf die Gesamtheit der Proteine, das Proteom, auswirkt. Darüber hinaus untersuchen wir, wie sich die Lokalisation wichtiger Proteinen an der Plasmamembran durch unterschiedliche Arten von Stress verändert.