Prof. Dr. Andreas Kuhn
Zu meiner Forschung in Hohenheim:
In meiner Hohenheimer Arbeitsgruppe haben wir uns interessiert, wie sich Proteine in die Zellmembran einbauen. Vormals ging man davon aus, dass nach der Synthese sich hydrophobe Protein sich selbst (spontan) in die Membran falten. Wir konnten zeigen, dass dies jedoch nur für kleine Proteine möglich ist. Größere Proteine benötigen für eine korrekte Topologie und ihren Einbau in die Lipidschicht sogenannte Insertasen.
In Zusammenarbeit mit anderen Arbeitsgruppen konnten wir die erste Insertase (YidC) im Bakterium Escherichia coli nachweisen, ein essentielles und hochkonserviertes Protein. Das überexprimierte und gereinigte Protein rekonstituierten wir in künstliche Liposomen und zeigten dessen enzymatische Aktivität mit einem hinzugegebenen gereinigten und entfalteten Membranprotein. Dieses wurde transmembran nur Liposomen, die die Insertase enthielten, eingebaut. Ein Substratprotein, welches wir mit einem fluoreszierenden Farbstoff modifiziert hatten, konnte ebenfalls eingebaut werden. Damit war es möglich, mit der sog. Einzelmolekül-Spektroskopie die Kinetik des Einbauvorgangs in vitro zu verfolgen und zu analysieren.
Diese Technologie ermöglichte es dann, spezifische Inhibitoren für die bakterielle Insertase zu identifizieren. Da die Insertase ja essentiell für das Bakterium ist, war die Zugabe des Inhibitors zu einer E. coli Kultur bakterizid. Das öffnet nun die Türe für die Erforschung neuartiger Antibiotika.
Ein zweiter Schwerpunkt unserer Forschung beinhaltet die Erforschung des Infektionsmechanismus und das Assembly von Phagen, den bakteriellen Viren. Die Phagen müssen ihre DNA über die Zellmembran transportieren um das Bakterium infizieren zu können. Bei dem T7 Phagen geschieht dies durch den Einbau eines sog. Ejectosoms, einem Proteinkomplex, der kurz nach der Adsorption der Phagen im Periplasma assembliert wird. Die Proteine befinden sich im Phagenkopf und werden vor der Phagen-DNA in das Periplasma geschleust. Da die Proteine den engen Phagenhals nur entfaltet passieren können, müssen die sich im Periplasma neu falten und assemblieren, um einen DNA Transporter zu bilden. Wie dann der molekulare Mechanismus für den Membrandurchtritt der DNA tatsächlich erfolgt, ist nach wie vor nicht wirklich bekannt.
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