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FORSCHUNGSBEREICH SCHLÜSSELTECHNOLOGIEN
Die Grafik zeigt einen Ionenkanal aus einem Eiweißmolekül,
der geladene Atome passieren lässt. Sobald jedoch der
Botenstoff cAMP (kleines Molekül) andockt, verformt sich
die Eiweißstruktur und der Kanal wird undurchlässig.
Grafik: Forschungszentrum Jülich/S. Schünke
schliessPrinziP von bioloGischen Poren untersucht
aus der Forschung des Forschungszentrums Jülich Viele genetisch bedingte Krankheiten lassen sich auf defekte Ionenkanäle
zurückführen, etwa Mukoviszidose, Herzrhythmusstörungen oder bestimmte Augenerkrankungen. Ionenkanäle sind aus
Eiweißmolekülen aufgebaut und bilden kleine Poren, durch die Ionen strömen und so physiologische Prozesse steuern. Diese
Ionenkanäle können durch bestimmte Moleküle, sogenannte sekundäre Botenstoffe, geöffnet oder geschlossen werden.
Was dabei genau geschieht, haben nun Jülicher Forscher um Prof. Dr. Dieter Wilbold mit Kollegen aus der Heinrich-Heine-Universität
Düsseldorf und dem Forschungszentrum caesar in Bonn ermittelt. Sie bildeten dafür die dreidimensionale Struktur der
hochkomplexen Eiweißmoleküle mit Hilfe der kernmagnetischen Resonanzspektroskopie (NMR) Atom für Atom ab und zeigten:
Wenn der sekundäre Botenstoff cAMP an einer bestimmten Stelle des Ionenkanals bindet, verformt sich dort die Struktur des
Eiweißmoleküls, so dass der Kanal geöffnet wird.
Die Wissenschaftler nutzten dafür ein vereinfachtes Modellsystem eines bakteriellen Ionenkanals, der den Kanälen in Zellen
des Herzmuskels sehr ähnlich ist. „Wir haben hier ein schönes Beispiel, wie eng die Strukturbiologie als Schlüsseltechnologie
mit der Forschung im Bereich Gesundheit verzahnt ist“, sagt Willbold. Ein besseres Verständnis der molekularen Prozesse in
Ionenkanälen könnte die gezielte Entwicklung von Wirkstoffen gegen diese Erkrankungen ermöglichen.
Den vollständigen Artikel lesen Sie unter g www.helmholtz.de/gb11-biopore
können. In Kooperation mit Partnern aus Wissenschaft
und Industrie untersuchen die Helmholtz-Wissenschaftlerinnen
und Wissenschaftler Fragen der Legierungs- und
Polymerentwicklung, der Be- und Verarbeitung sowie der
Bauteil- und Prozessentwicklung und -erprobung. Einen
neuen Schwerpunkt bildet die Funktionalisierung von Magnesium-
und Titan-Legierungen für den Einsatz in biokompatiblen
Implantaten. Werkstoffcharakterisierung und
Simulationsverfahren von der Mikro-Skala bis zum komplexen
Bauteil liefern die theoretischen Grundlagen für
die Optimierung von Herstellungsprozessen und für die
Bewertung der Leistungsfähigkeit innovativer Leichtbaustrukturen.
Aufbauend auf der Helmholtz-Initiative FuncHy
wird gemeinsam mit dem Forschungsbereich Energie an
funktionalen Werkstoffen für die Feststoff-Wasserstoffspeicherung
in Tanksystemen gearbeitet, zum Beispiel für
Windkraftanlagen oder Solarenergie, aber auch für mobile
Tanksysteme in Automobilen.
das Programm biosoft: makromolekulare systeme und
biologische informationsverarbeitung
An der Grenzfläche zwischen Physik, Chemie und Biologie
entwickeln sich derzeit faszinierende Forschungsgebiete
und neue technologische Ansätze. Im Bereich der
weichen Materie werden die Eigenschaften von Makromolekülen
und ihr kooperatives Verhalten auf Längenskalen
von Nano- bis Mikrometern untersucht. Aus der Erkenntnis,
dass bereits die scheinbar einfachsten molekularen
Maschinen eine hohe Komplexität aufweisen – und umso
mehr die Netzwerke von Genen und Proteinen in lebenden
Zellen –, hat sich in den Lebenswissenschaften ein grundlegender
Wandel vollzogen. Ziel des Programms ist es des-
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