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