botenstoff 03.11 - Human.technology Styria GmbH

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FoRscheR 26 assoz.-proF. pd mag. dr. gunthEr marschE institut institut für experimentelle und klinische Pharmakologie medizinische universität graz adrEssE universitätsplatz 4, 8010 graz t +43 (0)316 | 380 - 4513 f +43 (0)316 | 380 - 9645 gunther.marsche@medunigraz.at nach wie vor sterben in den westlichen industrienationen die meisten menschen an den folgen von arteriosklerose, daher steht kaum eine krankheit so im blickfeld der medizinischen und biochemischen forschung wie diese. Problematisch an dieser allgemeinen erkrankung des arteriensystems ist, dass sie sich langsam entwickelt und über Jahre und Jahrzehnte ohne offensichtliche symptome verläuft, bis sie sich durch schlaganfall, herzinfarkt oder plötzlichen tod manifestiert. äußerst interessant in diesem zusammenhang ist, dass die vermehrte bildung von cholesterin-beladenen schaumzellen in der arterienwand bis hin zu weiter fortgeschrittenen arteriosklerotischen Plaques umkehrbar ist. „high-density lipoproteins“ – hdl – spielen im rahmen des fettstoffwechsels eine besondere rolle, da sie den reversen cholesterintransport vermitteln. das bedeutet, dass hdl nicht wie die anderen lipoproteine für die Versorgung einer zielzelle mit lipiden zuständig sind, sondern überschüssiges cholesterin aus der Peripherie und damit auch aus arteriosklerotischen Plaques abtransportieren. umgangssprachlich nennt man das im hdl enthaltene cholesterin deswegen auch das gute cholesterin – im unterschied zu dem in den „low-density lipoproteins“ – ldl – enthaltenen bösen cholesterin, das die arteriosklerose fördert. da hdl die wichtigsten transportvehikel sind, die cholesterin aus dem gewebe abtransportieren können und cholesterin einer der zentralen bestandteile von atherosklerotischen Plaques in blutgefäßen ist, wirkt hdl prinzipiell anti-atherogen. aufgrund der anti-atherogenen eigenschaften steht hdl immer stärker im fokus der forschung. gunther marsche, Jahrgang 1968, beschäftigt sich am institut für experimentelle und klinische Pharmakologie der medizinischen universität graz mit fragen des gestörten cholesterinstoffwechsels bei der entstehung von arteriosklerose. in seiner, mit dem „otto-kraupp-Preis“ zur besten medizinischen habilitation Österreichs prämierten arbeit, konnte gunther marsche zeigen, dass hdl bei entzündlichen erkrankungen, als welche man die atherosklerose betrachtet, seine protektiven fähigkeiten verlieren kann. neben „klassischen“ molekular- und zellbiologischen techniken liegen die methodischen schwerpunkte seiner arbeitsgruppe in der entwicklung von neuen methoden zur analyse von pathophysiologisch relevanten Veränderungen von lipoproteinen. so konnte das forschungsteam um gunther marsche zum beispiel zeigen, dass hdl in arteriosklerotischen läsionen modifiziert und oxidiert wird, was seine fähigkeit, cholesterin abzutransportieren, stark beeinträchtigt. die neuesten forschungsergebnisse zeigten aber auch, dass sich die zusammensetzung und funktion von hdl im blut von hochrisikopatienten erheblich verändern kann. nachdem das arterioskleroserisiko dramatisch mit dem altern zunimmt, verleiht die demographische entwicklung unserer bevölkerung dem forschungsschwerpunkt von gunther marsche besondere bedeutung. möglicherweise können diese erkenntnisse die grundlage zur entwicklung einer neuen gruppe von arzneimitteln zur therapie der arteriosklerose bilden. anzahl dEr publikationEn: - Peer reviewed Journals: 26 - kongressbeiträge: 48 - sonstige (bücher, bücherkapitel,...): 12 diE 5 bEstEn publikationEn: - holzer m, birner-gruenberger r, stojakovic t, el-gamal d, binder V, Wadsack c, heinemann a, marsche g. uremia alters hdl composition and function. J am soc nephrol 2011. Jul 29. [epub ahead of print] - holzer m, gauster m, Pfeifer t, Wadsack c, fauler g, stiegler P, koefeler h, beubler e, schuligoi r, heinemann a, marsche g. Protein carbamylation renders high-density lipoprotein dysfunctional. antioxid redox signal 2011 Jun 15;14(12):2337-2346 - marsche g, frank s, hrzenjak a, holzer m, dirnberger s, Wadsack c, scharnagl h, stojakovic t, heinemann a, oettl k. Plasma-advanced oxidation protein products are potent high-density lipoprotein receptor antagonists in vivo. circ res 2009. 104: 750-757 - marsche g, semlitsch m, hammer a, frank s, Weigle b, demling n, schmidt k, Windischhofer W, Waeg g, sattler W, malle e. hypochlorite-modified albumin colocalizes with rage in the artery wall and promotes mcP-1 expression via the rage-erk1/2 maP-kinase pathway. faseb J 2007. 21: 1145-1152 - marsche g, heller r, fauler g, kovacevic a, nuszkowski a, graier W, sattler W, malle e. 2004. 2-chlorohexadecanal derived from hypochlorite-modified high-density lipoprotein-associated plasmalogen is a natural inhibitor of endothelial nitric oxide biosynthesis. arterioscler thromb Vasc biol 2004 24: 2302-2306
anzahl dEr publikationEn: - Peer reviewed Journals: 14 - kongressbeiträge: >20 - sonstige (bücher, bücherkapitel,...): 1 diE 5 bEstEn publikationEn: - Winkler, m., a. glieder, k. steiner. hydroxynitrile lyases: from nature to application. comprehensive chirality, accepted. - steiner, k., g. hagelueken, P. messner, c. schäffer, and J. h. naismith (2010). structural basis of substrate binding in Wsaf, a rhamnosyltransferase from geobacillus stearothermophilus. J. mol. biol. 397: 436-447. - steiner, k., a. hanreich, b. kainz, P. g. hitchen, a. dell, P. messner, and c. schäffer (2008). recombinant glycans on an s layer self-assembly Protein: a new dimension for nanopatterned biomaterials. small 4: 1728-1740. - steiner, k., r. novotny, d. b. Werz, k. zarschler, P. h. seeberger, a. hofinger, P. kosma, c. schäffer, and P. messner (2008). molecular basis of s-layer glycoprotein glycan biosynthesis in geobacillus stearothermophilus. J. biol. chem. 283(30): 21120-33. - bindila*, l., k. steiner*, c. schäffer, P. messner, and J. Peter-katalinić (2007). fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry mapping and infrared multiphoton dissociation sequencing of glycopeptides derived from s-layer glycoproteins. anal. chem. 79(9): 3271-3279. * contributed as equal dr. kErstin stEinEr institut institut für molekulare biotechnologie austrian centre of industrial bio<strong>technology</strong> (acib gmbh) adrEssE Petersgasse 14/4, 8010 graz t +43 (0)316 | 873 - 9346 f +43 (0)316 | 873 - 9343 kerstin.steiner@acib.at kerstin steiner (geb. 1978 in spittal an der drau) studierte an der tu graz technische chemie im studienzweig biotechnologie, bio- und lebensmittelchemie. erste auslandserfahrung sammelte sie während des studiums als erasmusstudentin an der universität lund in schweden. ihre dissertation mit dem thema „unravelling details of the s-layer glycoprotein of geobacillus stearothermophilus nrs 2004/3a“ verfasste sie von 2003 bis 2006 in der glykobiologiegruppe von Prof. Paul messner am zentrum für nanobiotechnologie an der universität für bodenkultur in Wien. in diese zeit fallen auch mehrere auslandsaufenthalte am institut für medizinische biophysik und Physik in münster im bereich massenspektrometrie von Proteinen und glykanen. im rahmen dieser arbeit wurden sowohl mit hilfe verschiedener massenspektrometrischer methoden die glykosylierungsstellen des s-schichtproteins identifiziert und lipid-gebundene zwischenstufen der glykanbiosynthese analysiert, als auch die verschiedenen glykosyltransferasen der glykanbiosynthese mittels in vivo und in vitro experimenten charakterisiert. am ende dieses Projekts ist es erstmals gelungen, ein rekombinant glykosyliertes s-schichtglykoprotein in escherichia coli zu exprimieren. zuerst im rahmen eines schrödingerstipendiums und danach als research fellow sammelte sie in der strukturbiologiegruppe von Prof. James naismith an der universität von st. andrews in schottland erfahrung im bereich Proteinkristallographie insbesondere von glykosyltransferasen und membranproteinen. in dieser zeit wurde auch das interesse am zusammenhang zwischen struktur und funktion von enzymen geweckt, das sie im Juni 2010 zurück nach graz ans acib (austrian centre of industrial bio<strong>technology</strong>) brachte, wo sie als researcherin im forschungsbereich „Protein design and engineering“ tätig ist. ziel ihrer arbeit ist 27 FoRscheRin es, die grundlagenforschung mit der anwendungsorientierten forschung zu vereinen, wobei sie auf ein breites methodenspektrum im bereich der molekularbiologie, enzymologie, biotechnologie, analytik, organischen chemie bis hin zur strukturbiologie innerhalb des acibs zurückgreifen kann. ein forschungsbereich umfasst dabei das Verständnis der strukturellen grundlagen für die stabilität, selektivität und spezifität von enzymen zur entwicklung eines minimalistischen Proteingerüsts, das als Plattform für verschiedene (neue) enzymfunktionalitäten dienen soll. diese enzymfunktionalitäten können einerseits die natur als Vorbild haben, andererseits aber auch in der natur bisher nicht bekannte reaktionen katalysieren. solche maßgeschneiderten enzyme finden in zusammenarbeit mit nationalen und internationalen firmenpartnern in der industriellen biotechnologie bei der herstellung von Pharmazeutika und feinchemikalien ihre anwendung. kerstin steiner ist auch in der betreuung von studenten in Praktika und während ihrer bachelor- and masterarbeiten involviert, wo den studenten die begeisterung für das wissenschaftliche arbeiten näher gebracht wird.
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