MDCK-MRP2 - Dkfz

Forschungsschwerpunkt B
Funktionelle und Strukturelle Genomforschung
Abteilung Biophysik der Makromoleküle (B040)
Leiter: Prof. Dr. Jörg Langowski
Wissenschaftliche Mitarbeiter
Dr. Katalin Tóth Dr. Waldemar Waldeck
Dr. Malte Bussiek Dr. Konstantin Klenin (9/03 -)
Dr. Malte Wachsmuth (- 9/02) Dr. Thomas Weidemann (9/02-6/03)
Gastwissenschaftler
Dr. Flavia Barone (1/03) Dr. Serena Bernacchi (9/02 -)
Dr. Andrea Bodnár (12/03) Prof. Dr. Giuseppe Chirico (1/03)
Dr. Gabriella Csík (1/02, 1/03) Prof. Dr. Judit Fidy (6/03)
Dr. Konstantin Klenin (5/03) Dr. Filip Lankas (- 5/03)
Dr. Filomena Mazzei (1/03) Dr. György Vámosi (7/02, 2/03, 12/
03)
Doktoranden/Diplomanden
Frank Aumann (12/02 -) Nina Baudendistel
Nicolas Dross (5/03 -) Marianna Egyeki (9/03 -)
Alexander Gansen (2/03 -) Lutz Gehlen (3/03 -)
Florian Hauger (12/02 -) Robert Kirmse (seit 10/02)
Thomas Weidemann (- 8/02)
Technische Assistenten
Nathalie Brun Norbert Mücke
Gabriele Müller
Sekretariat
Christine Drehsen (Teilzeit, 2/02 -)
Das Hauptziel der Arbeit der Abteilung Biophysik der Makromoleküle
ist es, die dreidimensionale Organisation des
genetischen Materials und ihre Beziehung zu seiner Funktion
an Hand einfacher theoretischer und experimenteller
Modelle zu verstehen. Insbesondere interessieren uns
der Einfluss lokaler Strukturänderungen auf die globale
Konformation größerer DNA-Domänen, die Rolle der
Struktur der DNA bei der Regulation der Transkription
aus der Distanz, sowie die Dynamik des Chromatins im
Interphasenkern. Wir untersuchen als Modell die Struktur
von superhelikaler DNA, von Komplexen von DNA mit
regulatorischen Proteinen und von Oligonukleosomen.
Dazu bedienen wir uns verschiedener biophysikalischer
Techniken wie Lichtstreuung, analytischer Ultrazentrifugation,
Rasterkraftmikroskopie sowie Fluoreszenz- und
Absorptionsspektroskopie. Aussagen der Modelle über
den Effekt der DNA-Struktur auf die Transkriptionsregulation
aus der Distanz werden auch durch in vitro-
Transkriptionsexperimente quantitativ verifiziert. Die experimentellen
Daten werden mit numerischen Modellen
verglichen, die die Struktur und Dynamik von DNA,
Chromatin und ganzen Chromosomen quantitativ beschreiben.
Ein besonderer Schwerpunkt unserer Arbeit liegt in der
Entwicklung und Anwendung von Einzelmolekültechniken
wie Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS). In
Verbindung mit anderen Fluoreszenztechniken wie Photobleaching
können damit quantitative Aussagen über
die Dynamik fluoreszenzmarkierter Proteine und Nukleinsäuren
in lebenden Zellen erhalten werden.
Die in unserer Abteilung etablierten biophysikalischen
Verfahren sind auch für andere Gruppen des DKFZ von
Abteilung B040
Biophysik der Makromoleküle
Interesse, die die Struktur größerer Biopolymere in vitro
und in vivo untersuchen wollen.
Allgemeine Informationen über die aktuellen Forschungsaktivitäten
können auf unserer WWW-Seite eingesehen
werden:
http://www.dkfz.de/Macromol/Welcome.html
Einführung: Genomorganisation in Raum und Zeit
Eine der großen Herausforderungen der modernen Biologie
ist es zu verstehen, wie das Genom in unterschiedlichen
physiologischen Zuständen der Zelle organisiert ist
und wie diese Organisation mit seiner Funktion zusammenhängt.
Bei der Aktivierung vieler eukaryontischer
Gene bildet sich z.B. eine DNA Schleife zwischen Enhancer
und Promoter aus, deren Struktur die Wechselwirkung
bestimmt. Auf höherer Strukturebene werden
Gene durch Kompaktierung und Dekompaktierung der
Chromatinfiber reguliert, die durch Modifikationen an
Histonen und DNA kontrolliert werden. Schließlich ist die
Chromatinfiber selbst in Interphase- und Metaphasechromosomen
wie ein flexibler Faden gefaltet, und diese Faltung
hängt ebenfalls mit der Genaktivität zusammen. Daher
bestimmt die dreidimensionale Struktur des Genoms
über die lineare Sequenzinformation hinaus in fundamentaler
Weise seine Funktion.
Unsere Abteilung besteht am DKFZ seit Juni 1994 und
beschäftigt sich mit den physikalischen Grundlagen der
Genomorganisation in vivo, sowie allgemein mit der Entwicklung
und Anwendung experimenteller und theoretischer
biophysikalischer Techniken zur Untersuchung der
Struktur großer flexibler Biomoleküle. Die einzelnen
Forschungsprojekte werden im Folgenden dargestellt.
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
113