Frankfurt Institute for Molecular Life Sciences (FMLS) - CEF-MC

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PrinCiPal inveStigatorS
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Karl-DIeter entIan
Karl-Dieter Entian, geboren 1952 in
Mainz, studierte Biologie an der TU
Darmstadt, wo er 1978 im Fach Biologie
promovierte. Danach wechselte er
an die Universität Tübingen, wo er
sich 1984 für das Fach Biochemie und
Physiologische Chemie habilitierte.
Er war von 1987 bis 1988 Heisenberg-
Stipendiat der Deutschen Forschungsgemeinschaft
und wurde 1988 an die
Universität Frankfurt berufen. Entian
war Gründungsinitiator der Firma Scientific
Research and Development GmbH,
Oberursel, die wesentlich an den ersten
Genom-Sequenzierungen beteiligt war,
sowie Mitbegründer der Firma Phenion
GmbH & Co KG. Seit 2006 ist er Mitglied
des Senats der Goethe-Universität.
Entian ist ein Anhänger der klassischen
Musik, hört aber auch gerne Rockmusik
der Scorpions und von BAP. Er ist
sportbegeistert und spielt hobbymäßig
Fußball.
Zelluläre fehllokalisation des im bowen-
Conradi-Syndrom mutierten nep1D90g-
Proteins. obere reihe: lokalisation des
wildtyp-nep1-Proteins der Hefe im
nukleolus. untere reihe: lokalisation
des mutierten nep1D90g-Proteins, das
nicht im nukleolus lokalisiert ist. links:
gfP-fluoreszens, Mitte: dsred-Kernfärbung,
rechts: Phasenkontrastaufnahme
der Zellen.
euKaryotIsCHe BIoGenese
PunKtMutation Mit folgen
ribosomen sind hochkomplexe makromolekulare
rna-protein-Komplexe,
an denen die zellulären proteine synthetisiert
werden. Die Biogenese der ribosomen
benötigt die koordinierte Interaktion von
rrnas und proteinen. Der grundlegende
prozess der ribosomen-Biogenese scheint
bei allen eukaryoten ähnlich abzulaufen.
Die meisten detaillierten resultate haben
wir mit dem modellorganismus Saccharomyces
cerevisiae erhalten.
In den zurückliegenden Jahren haben
wir die rolle des essentiellen nep1-proteins
in der ribosomen-Biogenese untersucht,
das in allen eukaryotischen Genomen und
in einigen archaengenomen vorkommt. Wir
konnten zeigen, dass das Hefe- und das humane
nep1-protein im nukleolus lokalisiert
sind und dass das humane Hsnep1 die funktion
von nep1 in einer Hefe-(Saccharomyces
cerevisiae)-Δnep1-mutante komplementiert.
Die strukturelle analyse des nep1-proteins
aus dem archaeon Methanocaldococcus jannaschii
zeigte, dass das nep1-protein zu der
Klasse der spout-methyltransferasen gehört.
Kürzlich konnten wir in vitro und in
vivo zeigen, dass nep1 die methylierung von
ψ1191 in der 18s rrna katalysiert.
eine punktmutation im nep1-protein ist
die ursache für das menschliche Bowen-
Conradi-syndrom, bei dem das pränatale
und postnatale Wachstum retardiert und
die Gehirnentwicklung behindert ist, was
zu einem frühen Kindstod führt. analysen
des mutierten humanen nep1-proteins zeigten,
dass das protein zwar noch in den Kern
gelangt, aber dort nicht mehr nukleolär lokalisiert
ist. Der ausfall der methylierung
von ψ1191 ist jedoch nicht für den essentiellen
phänotyp verantwortlich, was eine duale
rolle des nep1-proteins zeigt.
Gegenwärtig gehen wir davon aus, dass
die physikalische präsenz von nep1 benötigt
wird, um die snorna snr57 von der prerrna
zu verdrängen und damit den eintritt
des ribosomalen proteins rps19 und dessen
assoziation mit der pre-rrna zu ermöglichen.
malDI-massenspeKtrometrIe unD proteomICs
analytiSCHe grunDlagen
Die anwendung von malDI und esI in
der proteinanalytik sowie der analytik
kleiner moleküle wächst kontinuierlich. Die
zugrunde liegende physik und Chemie der
Ionenerzeugung ist jedoch wesentlich weniger
im fokus der forschung. unser arbeitskreis
konnte bei malDI durch den einsatz
»chemischer sondenverbindungen« die modellvorstellungen
durch die formulierung
des lucky-survivor- und des Clusterionisationsmodells
wesentlich vorantreiben. Ziel
der arbeiten ist es, das Grundlagenverständnis
zu verbessern und so fortschritte für den
praktischen einsatz der Ionisierungstechniken
zu erreichen: höhere nachweisempfindlichkeit,
optimierte präparationsprotokolle
oder neue malDI-matrizes. extrem hydrophobe
peptide/membranproteine sind auch
heute noch eine große analytische Herausforderung.
Hier konnten wir die messmethodik
durch neue malDI-matrizes deutlich
verbessern. synthese und test einer
Vielzahl modifizierter α-Cyanozimtsäuren
zeigte, dass die protonenaffinität der matrixverbindung
ein wesentlicher faktor ist.
so haben wir 4-Chlor-α-Cyanozimtsäure als
neue malDI-matrix eingeführt.
Bei proteinanalytik/proteomics ist es das
Ziel, die in konventionellen proteomics-ansätzen
unterrepräsentierten membranproteine
durch methodische neuentwicklungen
besser zu erfassen. ein erster teilerfolg
gelang hier durch die entwicklung einer
zweidimensionalen sDs-paGe-technik. In
aktuellen arbeiten wollen wir bei intakten
membranproteinkomplexen die arbeitsmethodik
zu ihrer Identifizierung und Charakterisierung
weiterentwickeln. Dazu setzen
wir malDI-ms-, rpHplC-ms/ms-techniken,
alternative Verdauprotokolle und Verdauenzyme,
chemische Derivatisierungs-
und Crosslinking-techniken sowie neue
Bioinformatik-Werkzeuge ein. Zudem suchen
wir neue antibiotika aus bakteriellen
Quellen, deren funktionsmechanismus wir
mittels ribosomaler proteinbiosynthese und
proteomics in vitro untersuchen. außerdem
setzen wir malDI zur direkten analyse
und Quantifizierung von stoffwechselmetaboliten
und arzneistoffen ein.
mICHael Karas
Michael Karas, geboren 1952 in Wesel,
studierte Chemie an der Universität
Bonn, wo er in Physikalischer Chemie
promovierte. Von 1983 bis 1986 war er
Postdoc am Institut für Biophysik der
Goethe-Universität und ging 1987 nach
Münster ans Institut für Medizinische
Physik und Biophysik. 1992 habilitierte
er sich in Physikalischer Chemie, kehrte
1995 nach Frankfurt zurück und war hier
bis 2001 als Professor für Instrumentelle
Analytische Chemie und seit 2001 als
Professor am Institut für Pharmazeutische
Chemie tätig. Seit 1984 beschäftigt
sich Karas mit der biologischen
Massenspektrometrie, hier insbesondere
mit der Entwicklung und Nutzung
der MALDI-Technik. Gutes Essen – im
Urlaub in Frankreich oder selbst zubereitet
– ist für ihn ein hohes Kulturgut
und liefert Ausgleich und Genuss in der
Nichtarbeitszeit.
ein aktuelles Hochleistungs-MalDi-
Massenspektrometer (thermo-ltQorbitrap)