ERC-Grant für Göttinger DZNE-Forscher Markus Zweckstetter

Prof. Markus Zweckstetter vom Göttinger Standort des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) darf sich über einen “Advanced Grant” des Europäischen Forschungsrats (ERC) freuen.

Mit den Forschungsgeldern (rund 2,5 Millionen Euro für fünf Jahre) will Zweckstetter neue Techniken entwickeln, die es ermöglichen, membranlose Organellen auf Sub-Nanometer-Ebene zu untersuchen. Diese Organellen sind spezielle Kompartimente der Zelle, die bisher kaum verstanden sind. Sie spielen jedoch eine wichtige Rolle bei vielen Erkrankungen wie der Alzheimer Krankheit.

Zweckstetter untersucht mittels der Kernspinresonanz (NMR)-Spektroskopie Proteine, die bei neurodegenerativen Erkrankungen eine wesentliche Rolle spielen. In einer aktuellen Studie in “Nature Communications” ist es ihm gelungen, die Anreicherung eines fehlgefalteten Proteins in einem membranlosen Kompartiment in der Zelle mit der Alzheimer-Krankheit in Verbindung zu bringen. Der Physiker konnte zeigen, dass die pathogene Aggregation des Tau-Proteins vor allem in flüssigen Tröpfchen in der Zelle stattfindet.

Aggregierte Tau-Proteine scheinen eine Ursache der Alzheimer Erkrankung zu sein. Der zugrunde liegende Prozess ähnelt der Trennung von Öl und Essig in einem Salatdressing. Er führt dazu, dass das Tau-Protein in den Tröpfchen 50-100 mal konzentrierter als normalerweise in der Zelle vorkommt. „Diese Erkenntnisse führen uns zu der Frage: Wie entstehen diese membranlosen Organellen, welche Eigenschaften haben sie und welche Rolle spielen sie bei der Neurodegeneration“, sagte Zweckstetter.

Erst vor wenigen Jahren fanden Wissenschaftler heraus, dass diese membranlose Organellen über die so genannte Flüssig-Flüssig-Phasentrennung (LLPS) entstehen, ein Phänomen, über das noch immer wenig bekannt ist. Seitdem hat das Thema aber die Aufmerksamkeit vieler Wissenschaftler auf sich gezogen. In der Tat wird klar, dass zelluläre Kompartimente und die Flüssig-Flüssig-Phasentrennung eine wichtige biologische Funktion haben und bei menschlichen Krankheiten eine bedeutende Rolle spielen.

Zweckstetter arbeitet auf diesem aufstrebenden Gebiet, aber die Technik begrenzt die Forschung: „Die Herausforderung ist die Auflösung in Raum und Zeit. Gegenwärtig können wir die Flüssig-Flüssig-Phasentrennung nur mit der Lichtmikroskopie untersuchen und die liefert nur sehr niedrig aufgelöste Bilder. Die zugrunde liegenden Kräfte und biochemischen Prozesse finden jedoch auf der Sub-Nanometer-Ebene statt. Unser Ziel ist daher, leistungsfähige Methoden der NMR-Spektroskopie zu entwickeln und sie mit Methoden der Mechanobiologie zu verbinden. Der ERC Grant gibt uns nun die Möglichkeit, diese Forschungen zu realisieren.“