Wir forschen u.a. an den genetischen, physiologischen, zellulären und strukturellen Grundlagen des Gehirns, des Herzkreislaufsystems, des Darms, des Pankreas und der Leber um beispielsweise neurodegenerative Erkrankungen -wie Parkinson und Alzheimer- oder Stoffwechselerkrankungen -wie den Diabetes mellitus- frühzeitig zu erkennen bzw. Erkenntisse für deren Behandlung oder Früherkennung zu erlangen. Hierfür nutzen wir verschiedene Modellsysteme.
Organe übernehmen lebenswichtige Aufgaben zur Versorgung unseres Körpers. Sie setzen sich aus den verschiedensten Zelltypen zusammen, die sich nicht nur in ihrer Form und Morphologie unterscheiden, sondern auch durch das gezielte An- und Abschalten bestimmter Gene hochspezialisierte Aufgaben übernehmen können.
Unsere Forschung hat das Ziel die molekularen und zellulären Vorgänge dieser Organfunktionen umfassend zu analysieren, um die kausalen Ursachen von Funktionsstörungen besser verstehen und beurteilen zu können. Wie Stoffwechselvorgänge generell durch Signalmoleküle gesteuert werden, untersuchen wir auf zellulärer Ebene mit einer Reihe physiologischer und biochemischer Methoden (Zellbiologie). An einem speziellen Organ, der Bauchspeicheldrüse, versuchen wir durch das bessere Verständnis der Insulinregulation neue Wirkstoffe zur Eindämmung des Diabetes mellitus zu finden (Stoffwechselphysiologie). Mittels hochauflösender Mikroskopie und Elektrophysiologie beobachten und messen wir nicht nur die Aktivität von Nerven- und Gliazellen im Gehirn, sondern untersuchen auch die Ursachen von Störungen in ihrer Funktionsweise zum Beispiel bei Epilepsien oder einem Schlaganfall (Neurobiologie; Zelluläre Biophysik (ICS-4)). Aber auch genregulatorische Prozesse im Immunsystem (AG Charlotte Esser, IUF) und Krankheitserscheinungen des Herz-Kreislaufsystems erforschen wir intensiv auf molekularer und zellulärer Ebene (AG Joachim Altschmied, IUF; AG Judith Haendeler, IUF).
Unser Gehirn besteht aus nahezu 100 Milliarden Nervenzellen und noch mehr Gliazellen. Wie funktionieren sie zusammen? In den letzten Jahren entwickelte sich die Hirnforschung dank neuer Methoden zu einem rasant wachsenden Forschungsfeld. Trotzdem gibt es für viele neuronale Krankheiten noch immer keine ausreichenden Behandlungsmöglichkeiten.
An der HHU versuchen wir mit den neuesten spektroskopischen und elektronenmikroskopischen Methoden die Bildung und Struktur von unlöslichen Proteinaggregaten zu verstehen, die häufig Kennzeichen neurodegenerativer Krankheiten, wie z.B. Parkinson oder Alzheimer, sind (Physikalische Biologie; Biomolekulare Festkörper-NMR-Spektroskopie; Chemische Biologie der Proteinaggregation; Proteinfehlfaltung und Neurodegeneration). Proteinaggregation und Neurodegeneration wird auch in C. elegans Modellen dieser Krankheiten untersucht (AG Anna von Mikecz, IUF). Die präzisen Funktionen von membranassoziierten Proteinkomplexen, die zur Vermeidung eben dieser Ablagerungen dienen, erkunden wir mit atomarer Auflösung in tomographischen Verfahren (Strukturbiologie (ER-C-3); Strukturbiologie der zellulären Autophagie). Mit modernen Techniken der zellulären Neurowissenschaften erforschen wir, wie sich Störungen des Membrantransports und der zellulären Signalgebung (Neurobiologie; Zelluläre Biophysik (ICS-4)) oder Fehlverschaltungen von Nervenbahnen (Funktionelle Zellmorphologie) auf die Funktion des Nervensystems auswirken.
Durch immer neue Resistenzen gegenüber Antibiotika nehmen Infektionskrankheiten immer stärker zu. Viele der Krankheitserreger dringen über die Atemwege, die Haut oder den Darm in den Körper ein.
An der HHU versuchen wir die molekularen und zellulären Einfallstore zu identifizieren, die für ein erfolgreiches Eindringen maßgeblich verantwortlich sind. Kenntnis der molekularen Oberfläche der Mikroben und ihrer Wirtsrezeptoren erlaubt es uns die gegenseitigen Interaktionen besser zu verstehen und nach Stoffen zu suchen, die eine Infektion effektiv verhindern (Funktionelle Genomforschung der Mikroorganismen; Medizinische Mikrobiologie und Krankenhaushygiene). Manche Pathogene nutzen das intrazelluläre Cytoskelett für ihre Zwecke aus. Ein genaues Verständnis der regulierenden Faktoren ermöglicht es uns nach Inhibitoren zu suchen, die die Vermehrung der Eindringlinge blockieren könnten (Eukaryotische Mikrobiologie). Im Gegensatz dazu untersuchen wir auch gegenseitig vorteilhafte Interaktionen zwischen Mikroorganismen und Wirt (Zoologie und Organismische Interaktionen).
Molekulare Analysen haben gezeigt, dass viele Lebensvorgänge über Jahrmillionen konserviert wurden. Deshalb erlauben die Erkenntnisse aus Modellorganismen prinzipiell auch Rückschlüsse auf die Funktion von Genen in Wirbel- oder Säugetieren.
An der HHU haben wir verschiedene Modellorganismen etabliert. An Drosophila melanogaster, der Fruchtfliege und "Haustier" der Genetiker, untersuchen wir die Signalmechanismen des konservierten Notch Signalwegs (Genetik), die Proliferation und Differenzierung von Stammzellen im Darm (Genetik, AG Reiff) und die Entwicklung von neuronalen Schaltkreisen im Nervensystem (Funktionelle Zellmorphologie). Den Fadenwurm Caenorhabditis elegans setzen wir für die Analyse von Adhäsionsproteinen mit Signalfunktionen (Zellbiologie) und den zellschädigenden Auswirkungen von Umweltschadstoffen auf das Nervensystem (AG Anna von Mikecz, IUF) ein. Das Nesseltier Hydra vulgaris nutzen wir, um organismische Interaktionen zwischen Oberflächenmikrobiome und ihrem Wirt zu studieren (Zoologie und Organismische Interaktionen). Mit der Honigbiene Apis mellifera etablierten wir ein ganz neues Modellsystem, mit dem die genetischen Grundlagen der sozialen Organisation und der Geschlechtsbestimmung analysiert werden kann (Evolutionsgenetik).
