Mikrobielle Proteomik

Unsere Forschung

Die wichtigsten Untersuchungsobjekte der Wissenschaftler:innen der Arbeitsgruppe „Mikrobielle Proteomik“ sind die humanpathogenen Bakterien Staphylococcus aureus und Pseudomonas aeruginosa. Beide Erreger zählen zu den weltweit gefürchtetsten Krankheitserregern, die für mehr als die Hälfte der Hospitalinfektionen verantwortlich sind. Besonders besorgniserregend ist dabei die hohe Anzahl an nachgewiesenen Infektionen mit multiresistenten Erregern. Diese sind mit den herkömmlichen Antibiotika nicht mehr zu therapieren und führen nicht selten zum Tod der Patient:innen.

Es ist daher dringend erforderlich, neue Behandlungsstrategien für Infektionen mit diesen Erregern zu entwickeln, die möglichst zeitnah zum Einsatz kommen. Dafür ist ein umfassenderes Verständnis der Pathophysiologie und Virulenz der Erreger notwendig. Unsere Wissenschaftler:innen untersuchen insbesondere den Zusammenhang zwischen der Physiologie dieser Bakterien und ihrer Fähigkeit, ihren Wirt zu kolonisieren und dort Krankheiten auszulösen.

Die eigentlichen Effektoren in einer Zelle sind die Proteine. Neben der systematischen Erforschung ihrer Synthese und ihres Abbaus in den Bakterien sind unsere Wissenschaftler auch an den Modifikationen dieser Moleküle und an ihrer Aktivität und Funktion interessiert, denn sie sind der Schlüssel zur Wechselwirkung mit ihrem Wirt. Besonderes Augenmerk legen sie dabei auf sehr kleine Proteine (weniger als 100 Aminosäuren lang), die aufgrund ihrer geringen Größe bisher wenig untersucht sind.

Methoden und Technologien

Durch Präparationsmethoden können membran- und oberflächenassoziierte Proteine von sekretierten Proteinen unterschieden werden.

Um die Gesamtheit der Proteine unter definierten Bedingungen und zu einem bestimmten Zeitpunkt in einem abgegrenzten System wie einem Bakterium darzustellen und zu erforschen, nutzen unsere Wissenschaftler:innen unterschiedliche auf der Massenspektrometrie basierende Technologien. Durch geeignete Präparationsmethoden können die Proteine entsprechenden Zellkompartimenten zugeordnet und gleichzeitig quantifiziert werden. So können im Zytoplasma vorkommende Proteine von membran- und oberflächenassoziierten Proteinen und von sekretierten Proteinen unterschieden werden. Neben Änderungen in den Mengen der Proteine ist es auch möglich, Modifikationen der Proteine und deren Kinetik zu bestimmen. Weiterhin können Proteinkomplexe und deren Dynamik in den Zellen analysiert werden.

Diese Werkzeuge nutzen unsere Forscher:innen, um die Regulation und Funktion von bakteriellen Proteinen zu untersuchen, die für die Anpassung des Bakteriums an die Wirtsumgebung wichtig sind. Auf diese Weise sind sie in der Lage, neue, bisher unbekannte Virulenzfaktoren und deren Targets zu identifizieren. Sie erforschen, wie sich die Bakterien an Stress- und Hungersituationen und Antibiotika anpassen und welche Proteine für diese Prozesse essentiell sind. Zudem entwickeln sie Methoden und bioinformatische Werkzeuge zur Vorhersage und Identifikation von kleinen Proteinen in Bakterien.