Fokus und Ziele

Stofftransport in Organismen erfolgt auf verschiedenen Ebenen, darunter der Transport über epitheliale Barrieren, Zell- und Organellmembranen mittels Ionenkanäle und Transporter sowie intrazellulär. Beeinträchtigte Transportprozesse sind mit bedeutenden menschlichen Krankheiten verbunden, wie z.B. Lungenerkrankungen, Bluthochdruck oder Stoffwechsel- und Immunsystemerkrankungen. Daher ist das Verständnis dieser Mechanismen und die Modulation zellulärer Transportprozesse entscheidend für die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien und ein lohnendes Ziel zur Förderung der menschlichen Gesundheit. Die Proteine, die an Transportprozessen beteiligt sind, sind daher hochrelevante Ziele für die pharmakologische Forschung. Neben der Entwicklung spezifischer Modulatoren für diese Proteine ist es wichtig, geeignete Vehikel für Transportmodulatoren zu entwickeln. Die Entwicklung von niedermolekularen Modulatoren und Transportvehikeln schafft eine solide Grundlage für wirksame und gezielte Therapien.

Im Rahmen des Forschungsimpulses bringen wir Expertise aus Biomedizin, computergestützter Modellierung, Strukturbiologie, Chemie und Materialwissenschaften zusammen, um zelluläre Transportmechanismen auf verschiedenen Auflösungsskalen zu untersuchen – von Atomen, Molekülen bis hin zu Einzelzellen und Zellverbänden. Ein besonderer Fokus liegt auf molekularen Wechselwirkungen, einschließlich Struktur-Funktions-Analysen. Detailliertes Wissen über solche Wechselwirkungen ist notwendig, um Transportmodulatoren zu entwickeln und zu verbessern, sowohl als Grundlage für effiziente Forschungswerkzeuge und Therapien als auch für die Erforschung der funktionalen Folgen von Genvarianten in Transportproteinen oder deren Regulatoren. Detaillierte und dynamische Struktur-Funktions-Analysen von Transportproteinen mit atomarer Auflösung mittels computergestützter Modellierung ergänzen die experimentelle Forschung. Sie ermöglichen die gezielte Verfeinerung von Transportmodulatoren und -vehikeln sowie die Übertragung von Wissen über biologische Transportmechanismen auf künstliche Membrantransporttechnologien.

Analytische Ansätze wie diese werden die Zukunft der biomedizinischen Forschung prägen, insbesondere vor dem Hintergrund der Ära der personalisierten Medizin, in der moderne Verfahren zur Gensequenzierung zur Routine geworden sind. Die personalisierte Medizin wird nicht nur die funktionellen Auswirkungen von Genvarianten, beispielsweise bei Ionenkanälen/Transportern, und deren Rolle bei Krankheitsmechanismen untersuchen, sondern auch das Ansprechen von Arzneimitteln basierend auf veränderten molekularen Interaktionen mit Komponenten der Transportmaschinerie oder Aufnahmewegen vorhersagen. Unser multidisziplinäres Konsortium wird prototypische Ionenkanäle/Transporter untersuchen und dabei vielfältige Arbeitsabläufe, Assays und neue Methoden etablieren, die auf viele weitere Transportsysteme übertragbar sind. Langfristig werden wir somit in der Lage sein, transportbezogene Fragen in der Ära der personalisierten Medizin gründlich zu erforschen.