SPP 1710: Dynamik thiolbasierter Redoxschalter in der Zellphysiologie

Grunddaten zu diesem Projekt

Beschreibung

In den letzten Jahren wurde deutlich, dass reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies - trotz ihrer traditionellen Reputation als Bestandteile von radikalischen Kettenreaktionen und Verursachern von zellulären Schäden - als physiologisch essenzielle Botenstoffe an Signaltransduktionsprozessen beteiligt sind. Die Signaleigenschaften einzelner Oxidantien werden wahrgenommen und weitergeleitet von proteinbasierten "Thiolschaltern". Dies sind Thiole, die durch Oxidation spezifisch und reversibel modifiziert werden können und dadurch verschiedene Konformations- und Funktionszustände des betroffenen Proteins ineinander überführen. Trotz der fundamentalen zellbiologischen und medizinischen Bedeutung von Thiolschaltern beginnen wir erst langsam, sie zu verstehen. Basierend auf dieser neuen Sichtweise und aktuellen methodischen und technischen Entwicklungen hat sich ein interdisziplinäres Konsortium von mehr als 30 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in diesem Schwerpunktprogramm zusammengefunden, um mit hohem Synergiegrad die folgenden Fragen zu bearbeiten: (1) Welches sind die molekularen Mechanismen, die proteinbasierten Thiolschaltern zugrunde liegen? Wie können wir ihre Spezifität und Effizienz erklären? (2) Welche redoxbasierten Signale und Änderungen an Thiolschaltern kommen in lebenden Organismen vor und welche Unterschiede gibt es zwischen verschiedenen Spezies? (3) Welche physiologische Rolle spielen Redoxsignale im Gesamtkontext zellulärer Signaltransduktionskaskaden und Entscheidungsprozesse? Um diese Fragen zu beantworten, werden neue interdisziplinäre Konzepte mit stringenter Methodenentwicklung kombiniert. Die biochemischen Prozesse, die den untersuchten Reaktionen zugrunde liegen, sollen präzise aufgeklärt werden. Hochaufgelöste und quantitative Daten zu Struktur und Funktion von Redoxproteinen sowie zu räumlichen und zeitlichen Dynamiken von Redoxprozessen in vivo sollen erhoben werden. Ausgewählte Thiolschalter sollen identifiziert, charakterisiert und spezifisch manipuliert werden, um ihre Eignung als potenzielle Ziele für präventive oder therapeutische Maßnahmen zu prüfen. Im Rahmen des Schwerpunktprogramms werden Expertise, Methoden und neue Technologien entwickelt, ausgetauscht und bereitgestellt, um die Grenzen zwischen Disziplinen, zwischen subzellulären Kompartimenten, zwischen einzelnen Proteinen mit Thiolschaltern sowie zwischen verschiedenen Modellorganismen - von Bakterien über Protozoen, Hefe und Pflanzen bis zu Säugetieren - zu überschreiten.