Institute und Experten

Häufig werden kognitive Beschränkungen des Menschen, wie das Vergessen, ausschließlich negativ eingeschätzt. Gegen diese Sichtweise sprechen Forschungsergebnisse, die zeigen, dass diese Beschränkungen für die Funktionstüchtigkeit unseres Denkens geradezu unabdingbar sind. Um zu verstehen, wann und warum das Vergessen hilfreich sein kann, haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Bildungsforschung eine ökologische Perspektive gewählt, der zufolge der Erfolg menschlichen Verhaltens von dem Zusammenspiel zwischen Gehirn und Umwelt abhängt.

Um Tumorbildung und Trisomien zu verhindern, ist eine exakte Halbierung des zuvor verdoppelten Chromosomensatzes während der Mitose und den beiden meiotischen Reifeteilungen unerlässlich. Die Chromosomen werden durch Separase getrennt, eine riesige Protease, die einen chromosomalen Proteinkomplex (Kohäsin) spaltet. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Biochemie haben kürzlich einen neuen Regulationsmechanismus sowie eine unerwartete, nicht-proteolytische Funktion dieses Schlüsselenzyms entdeckt.

Endothelzellen bilden die innere Zellschicht der Blutgefäße. Sie bestimmen darüber, wo und wann im Körper die Abwehrzellen des Immunsystems aus dem Blut in Gewebe übertreten. Dieser Vorgang leitet Entzündungsreaktionen ein und hält sie in Gang. Die molekularen Grundlagen der Zell-Erkennung und der Anheftung von Leukozyten an das Endothel sowie der Wanderung von Leukozyten durch die Gefäßwand (Diapedese) bilden eines der Hauptthemen der Abteilung für vaskuläre Biologie am MPI für molekulare Biomedizin.

Wie gelangt Information in das Zellinnere? Die molekularen Mechanismen der Signalübertragung durch Membranen sind weitgehend unbekannt. Durch die Struktur einer archaealen HAMP-Domäne, welche mittels magnetischer Resonanzspektroskopie entschlüsselt wurde, ist es gelungen, Einsicht in diesen Vorgang zu gewinnen. HAMP verbindet als Teilbereich vieler Transmembran-Rezeptorproteine deren extrazelluläre mit der intrazellulären Domäne und spielt daher eine entscheidende Rolle bei der Signalweiterleitung. HAMP offenbart die Fähigkeit, zwei stabile, konvertierbare Konformationen mit ähnlicher Energie einzunehmen, wobei die Bindung bzw. Dissoziation eines Liganden an den Rezeptor die Umwandlung der einen in die andere Form begünstigt. Ein solcher Konformationswechsel erinnert an ein Uhrwerk, das sich zwischen zwei definierten Zuständen hin und herdreht und erklärt zugleich, wie die signalabhängige Strukturänderung von Rezeptoren auf molekularer Ebene ablaufen könnte.

Die Abteilung Strukturbiologie am MPI für Biophysik befasste sich in letzter Zeit besonders mit Membrantransport-Proteinen aus thermophilen Archaeen. Sie sind robuster als die Proteine aus Bakterien- oder Säugerzellen und eignen sich daher besonders für Struktur- und Funktionsuntersuchungen. Andererseits sind sie auf Grund ihrer Sequenzhomologie den eukaryontischen Proteinen ähnlich und dienen daher als gute Modelle für medizinisch relevante Systeme. Für ein Signalprotein, das in Bakterien und Archaeen den Transport von gebundenem Stickstoff durch die Membran regelt, wurde die Struktur in drei verschiedenen Zuständen bestimmt und der Regulationsmechanismus aufgeklärt. Außerdem wurden pH- und Ionen-induzierte Konformationsänderungen von zwei verschiedenen Natrium-Protonen-Austauschproteinen sowie des Außenmembran-Porins OmpG aus E. coli untersucht.