Details zum neu bewilligten SFB 1449 „Dynamische Hydrogele an Biogrenzflächen“

Hydrogele bestehen aus wasserquellbaren Polymeren, die einen hohen Anteil an Wasser binden können. Im Sonderforschungsbereich „Dynamische Hydrogele an Biogrenzflächen“ wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler anhand der Atemwege und des Darms die wichtigsten physikalisch-chemischen Faktoren bestimmen und untersuchen, die die schützenden Funktionen von Hydrogelen an biologischen Grenzflächen charakterisieren. Ferner will er die Voraussetzungen für die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien bei Lungen- und Magen-Darm-Erkrankungen definieren.

Das übergeordnete Ziel des SFB ist die Bestimmung und Untersuchung der wichtigsten physikalisch-chemischen Parameter, die die schützende Hydrogelfunktion an biologischen Grenzflächen im gesunden Zustand charakterisieren. Darüber hinaus sollen Krankheitsanomalien definiert werden mit dem Ziel, neue therapeutischer Strategien zu entwickeln. „Um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen, werden wir eine detaillierte Analyse der physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften von synthetischen und nativen Hydrogelen, – also Schleim und Glykokalyx, durchführen“, erklärt der Sprecher des SFB Professor Rainer Haag. „Wir konzentrieren uns auf die einzelnen und kombinierten Beiträge der Hydrogelkomponenten und ihren funktionellen Einfluss auf die Oberflächen der Lunge und des Darms, die die größten von Hydrogelen bedeckten Biogrenzflächen im menschlichen Körper darstellen.“ In diesem Zusammenhang werden drei Indikationen untersucht: zystische Fibrose (Mukoviszidose) als chronische muko-obstruktive Lungenerkrankung, die durch abnorme viskoelastische Eigenschaften des Schleims in den Atemwegen ausgelöst wird, akute Atemwegsinfektionen, die durch Bakterien und Viren verursacht werden. und entzündliche Darmerkrankungen, ein chronischer Krankheitszustand, der mit einer abnormen Schleimzusam¬mensetzung im Gastrointestinaltrakt einhergeht.

Weitere Informationen

Prof. Dr. Rainer Haag, Sonderforschungsbereich 1449 der Freien Universität Berlin, Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Telefon: 030 / 838-52633, E-Mail: rainer.haag@fu-berlin.de

Details zu verlängertem SFB 1078

Am verlängerten SFB 1078 sind neben der Freien Universität, der Technischen Universität und der Humboldt-Universität auch die Charité – Universitätsmedizin Berlin und das Leibniz Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP) beteiligt sowie außerhalb Berlins jeweils eine universitäre Forschungsgruppe in Gießen, Dresden und an der Hebrew University in Israel. Der SFB 1078 wird für weitere vier Jahre mit insgesamt mehr als zehn Millionen Euro gefördert.

Die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Physik, Biologie und Chemie erforschen die grundlegende Rolle der Bewegung von Wasserstoffionen (Protonen) für die Funktion von Proteinen, also bei den essenziellen biologischen Makromolekülen, die aus Aminosäuren zusammengesetzt sind und nicht nur in Muskeln den größten Teil der lebensnotwendigen Funktionsaufgaben wahrnehmen, sondern in allen Zellen. Sprecher des SFB ist der Biophysik-Professor Joachim Heberle von der Freien Universität.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen im Rahmen des SFB die Arbeitshypothese bestätigen, wonach das Funktionieren komplexer Proteine auf der atomaren Ebene über Protonierungsdynamik koordiniert wird, also über die Bewegung von Protonen in Netzwerken von Wasserstoffbrücken. Um ihre Theorien durch Experimente und Berechnungen exemplarisch zu prüfen, wurden die vier bisher untersuchten Proteine um eine weitere Klasse von Proteinen erweitert.

Dabei befassen sich die Forscherinnen und Forscher mit der Cytochrom-c-Oxidase, dem mitochondrialen Atmungsferment, das den eingeatmeten Sauerstoff umsetzt und daraus einen Protonengradienten über der Zellmembran erzeugt, der wiederum zur Synthese von ATP (Adenosintriphosphat) verwendet wird. Der Sauerstoff in der Erdatmosphäre wird durch Wasserspaltung erzeugt, ein Prozess, der durch das photosynthetische Protein Photosystem-II katalysiert wird. Erforscht wird zudem das Phytochrom, ein weit verbreiteter Photorezeptor, der in Pflanzen unter anderem die Keimung und Blütenbildung auslöst. Eine weitere Klasse von lichtgetriebenen Proteinen stellen die mikrobiellen Rhodopsine dar, die Ionen über die Zellmebran transportieren können. In der sogenannten Optogenetik finden diese neuartige neurobiologische Anwendung, um zelluläre Reaktionen mittels Licht, sozusagen ferngesteuert, auszulösen. Als neue Proteinklasse hat der SFB 1078 virale Protonenkanäle in seine Forschungsarbeit aufgenommen. Diese Proteine spielen eine zentrale Rolle bei der Infektion mit Dengue- und West-Nil-Viren, womit die entsprechenden Fieberkrankheiten ausgelöst werden. In all diesen biomedizinisch und bioenergetisch relevanten Proteinen soll exemplarisch herausgestellt werden, inwieweit die Bewegung der Protonen generell entscheidend für die Funktion von Proteinen sein kann.

Weitere Informationen

Prof. Dr. Joachim Heberle, Sonderforschungsbereich 1078 der Freien Universität Berlin, Fachbereich Physik, Arnimallee 14, 14195 Berlin, Telefon: 030 / 838-56161, E-Mail: joachim.heberle@fu-berlin.de

Im Internet

www.sfb1078.de

Zwei SFB mit Beteiligungen der Freien Universität Berlin

• Sprecher des an der Charité – Universitätsmedizin Berlin angesiedelten und neu einreichten SFB 1444 mit dem Titel „Gerichtete zelluläre Selbstorganisation zur Förderung der Knochenregeneration“ ist Prof. Dr.-Ing. Georg Duda. Beteiligt von der Freien Universität sind Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Raluca A. Niesner vom Fachbereich Veterinärmedizin und Prof. Dr. Petra Knaus vom Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie. Bewegungsmangel und Gewichtszunahme, aber auch Sport im Seniorenalter führen immer öfter zu Muskel-Skelett-Erkrankungen, deren Heilungschance in den verschiedenen Patientengruppen stark variiert. Warum dies so ist, ist eine für den Erfolg von regenerativen Therapien noch zu klärende Frage. Das Ziel des Sonderforschungsbereichs „Gerichtete zelluläre Selbstorganisation zur Förderung der Knochenregeneration“ ist es, grundlegende Mechanismen der Knochenregeneration, die zum Erfolg oder Scheitern von Heilungsprozessen führen, zu entschlüsseln. Die Charité – Universitätsmedizin Berlin ist der gemeinsame medizinische Fachbereich von Freier Universität und Humboldt-Universität.

• Sprecher des von der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München in Kooperation mit der Medizinischen Hochschule Hannover und der Technischen Universität Dresden eingerichteten Transregio 127 ist Professor Dr. Eckhard Wolf von der LMU. Beteiligt von der Freien Universität ist Professor Benedikt Kaufer vom Fachbereich Veterinärmedizin.Transplantationen stellen für viele schwerkranke Patienten - etwa bei terminalem Organversagen oder einigen chronischen Krankheiten – eine etablierte und effektive Therapieform dar. Allerdings übersteigt der Bedarf an Spenderorganen das Angebot bei Weitem. Deshalb setzen viele Forscher auf eine Xenotransplantation, also die Verpflanzung tierischen Gewebes oder tierischer Organe – beides wird jedoch im menschlichen Körper normalerweise schnell abgestoßen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des TRR127 wollen daher die Immunreaktion gegen fremdes Gewebe besser verstehen und letztlich unterdrücken. Ein Ziel der Forscher ist es, neue transgene Schweinelinien zu entwickeln, deren Gewebe weniger Abstoßungsreaktionen hervorruft. Dieses Gewebe soll dann sowohl in präklinischen als auch in klinischen Studien untersucht werden – ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf der Xenotransplantation von Inselzellen bei Typ-1-Diabetes. www.klinikum.uni-muenchen.de/SFB-TRR-127/de/