ERC Advanced Grant zur Erforschung molekularer Schalter

Der Marburger Mikrobiologe Prof. Dr. Martin Thanbichler erhält fast 2,1 Millionen Euro für Erforschung molekularer Schalter. Deren Erforschung könnte auch neue Angriffspunkte für antibakterielle Therapien liefern.

Ziel des geförderten Projekts „C-SWITCH“ ist es, einen umfassenden Einblick in die Biologie von neuartigen molekularen Schaltern, sogenannten C-Schaltern, zu erhalten und zu klären, auf welche Weise sie zelluläre Vorgänge steuern können. Die Fördersumme beträgt fast 2,1 Millionen Euro für fünf Jahre.

Molekulare Schalter spielen eine Schlüsselrolle bei der Kontrolle zentraler Lebensprozesse wie der Proteinbiosynthese, dem Zellwachstum, der Zytoskelettdynamik und der Zelldifferenzierung. Es handelt sich dabei um Proteine, die wie Schalter in der Elektronik zwischen zwei verschiedenen Zuständen hin und her wechseln können, um so bestimmte Vorgänge in der Zelle zur richtigen Zeit und am richtigen Ort an- bzw. abzuschalten. Diese Schaltvorgänge hängen von der Bindung und anschließenden Spaltung von kleinen Molekülen, sogenannten Nukleotiden ab, die den Proteinen helfen, einen bestimmten Zustand anzunehmen und diesen bis zum nächsten Schaltvorgang beizubehalten.

„Bis vor kurzem ging man davon aus, dass molekulare Schalter nur zwei Typen von strukturell nah verwandten Nukleotiden, nämlich die Purin-Nukleotide GTP oder ATP, verwenden“, erklärt Thanbichler. „Dieses Paradigma hat sich kürzlich geändert, als unsere Arbeitsgruppe zusammen mit anderen internationalen Gruppen eine vollkommen neue Klasse von regulatorischen Schaltern, sogenannte C-Schalter, entdeckte, die für ihre Funktion das Pyrimidin-Nukleotid CTP benötigen.“

Datenbankrecherchen deuten darauf hin, dass C-Schalter in der Natur in zahlreichen Variationen vorkommen und vor allem in Bakterien weit verbreitet sind. Die biologischen Funktionen und Wirkungsweisen dieser Proteine sind jedoch weitgehend unbekannt.

Im nun vom European Research Council geförderten Projekt „C-SWITCH“ werden Forschende sowohl bioinformatische als auch experimentelle Methoden einsetzen, um systematisch neue C-Schaltervarianten zu identifizieren. Anschließend werden sie in einem interdisziplinären Forschungsansatz klären, wie genau C-Schalter zelluläre Vorgänge steuern können, wobei moderne Techniken aus den Bereichen der Biochemie, Biophysik, Molekularbiologie und Fluoreszenzmikroskopie sowie der computergestützten Modellierung zum Einsatz kommen. Das Projekt C-SWITCH soll damit den Weg zu einem umfassenden Verständnis von C-Schaltern als vielseitige Regulatoren in der Biologie ebnen. Interessanterweise findet man typische C-Schalter trotz ihrer fast universellen Verbreitung in Bakterien kaum in höheren Lebewesen. Das Projekt wird daher neben der Grundlagenforschung auch das pharmakologische Potenzial von C-Schaltern als neue Angriffspunkte für antibakterielle Therapien analysieren, um so die weltweiten Bemühungen zur Bekämpfung der stark zunehmenden Resistenz von Bakterien gegen Antibiotika zu unterstützen.

„Die Förderung zeigt erneut die Stärke der Marburger Forschung im Bereich von Mikroorganismen, einem Forschungsfeld, das für die Zukunft der Menschheit enorme Bedeutung hat. Der erfolgreiche ERC-Antrag stärkt den Profilbereich „Mikroorganismen, Biodiversität und Klima“ der Philipps-Universität. Ich gratuliere Martin Thanbichler sehr herzlich zu diesem außergewöhnlichen Erfolg auf europäischer Ebene“, sagt Prof. Gert Bange, Vizepräsident für Forschung an der Philipps-Universität Marburg, und selbst ERC Advanced Grantee.