Drittmittelgeförderte Forschungsprojekte am IMPB
Neben der Forschung in Arbeitsgruppen sind Mitglieder des Instituts für Medizinische Physik und Biophysik auch in gesonderten Forschungsprojekten wie
- Sonderforschungsbereichen und
- DFG-Forschungsgruppen aktiv.
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Übersicht über drittmittelgeförderte Projekte (Auswahl)
Sonderforschungsbereich 1423
"Structural Dynamics of GPCR Activation and Signaling"
Der SFB 1423 ist eine auf zwölf Jahre angelegte Forschungseinrichtung, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird und an der vier Fördereinrichtungen beteiligt sind: Universität Leipzig, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin sowie die Charité - Universitätsmedizin Berlin.
Forscherinnen und Forscher aus biochemischen, biomedizinischen und rechnergestützten Wissenschaftskontexten versuchen ein umfassendes Verständnis der Auswirkungen der Strukturdynamik auf die Funktion des G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCRs) zu erreichen.
Die AG Scheerer hat insgesamt drei Projekte für vier Jahre mit vier Mitarbeiterstellen in diesem SFB eingeworben.
Sie beschäftigt sich mit der 3D-Proteinstrukturaufklärung in Projekt A01 von Neuropeptid-GPCRs, wie dem Melanocortin-4-Rezeptor oder dem Ghrelin-Rezeptor in Projekt A01 und in Projekt A05 mit den Adhäsions-GPCRs. Das Projekt A05 ist gemeinsam mit Herrn Professor Christian Spahn (Direktor des IMPB) und Herrn Professor Torsten Schöneberg (Universität Leipzig) beantragt und bewilligt worden. Das Projekt Z03 ist ein Serviceprojekt für die GPCR-Herstellung und die Peptidsynthese, gemeinsam mit der SFB-Sprecherin aus Leipzig, Prof. Annette Beck Sickinger.
Sonderforschungsbereich 958
"Scaffolding of Membranes - Molecular Mechanisms and Cellular Functions"
Der Sonderforschungsbereich zielt darauf ab, die molekularen Mechanismen aufzuklären, die es dynamisch organisierten Proteinkomplexen erlauben Membranen einzurüsten und zelluläre Funktionen zu steuern. Herr Prof. Dr. Stephan Sigrist, Freie Universität Berlin, ist Sprecher.
Sonderforschungsbereich 1078
"Protonation Dynamics in Protein Function"
Dr. Patrick Scheerer (Teilprojekt SFB1078-B6) vom Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Charité untersucht in seinem Projekt im Sonderforschungsbereich 1078 (Sprecheruniversität FU-Berlin), der von der DFG für die dritte Förderperiode bis Ende 2024 (Periode 1: 2013-2016; Periode 2: 2017-2020) bewilligt wurde, einen neuen Schlüsselaspekt der Proteinfunktion, die sogenannte Protonierungsdynamik. Im Zentrum des Interesses steht die Frage, wie die lokale Übertragung von Wasserstoffionen im Protein zu Konformationsänderungen führt und damit die Proteinfunktion kontrolliert und koordiniert.
Sonderforschungsbereich 1365
"Renoprotection" Teilprojekt:" Renoprotection by understanding functional and structural G-protein-coupled receptor activation"
Dr. Patrick Scheerer (Teilprojekt: SFB 1365 - A03) vom Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Charité untersucht in seinem Projekt im Sonderforschungsbereich 1365 (Sprecheruniversität Charité), der von der DFG für die erste Förderperiode (Periode 1: 2019-2022) bewilligt wurde, einen neuen Schlüsselaspekt für renale Pathologien, die durch G-Protein gekoppelten Rezeptoren (GPCRs) hervorgerufen werden. Gemeinsam mit Prof. Duska Dragun steht im Zentrum seines Projekts "Renoprotektion durch das Verständnis funktioneller und struktureller G-Protein-gekoppelter Rezeptoraktivität", autoimmune Antikörper (Immunoglobuline – IgG) renale Pathologien durch die Bindung an den GPCRs Angiotensin II Typ 1 und den Endothelin-1 Typ A induzieren. Das Ziel ist die Identifikation von Rezeptordeterminanten und Signalisierungswegen, welche für die pathogene IgG Bindung und Signalisierung im Vergleich zu den natürlichen Liganden spezifisch sind. Durch die Kombination von G-Protein Signalisierungstests in Hefekulturen und Säugetierzellen mit biophysikalischen in vitro Assays, Protein-Röntgenstrukturanalysen und Kryo-Elektronenmikroskopie sollen molekulare Einblicke in die autoimmune GPCR Aktivierung gewonnen werden, welche letztendlich ein rationales Design neuer renoprotektiver Wirkstoffe ermöglichen können. wie die lokale Übertragung von Wasserstoffionen im Protein zu Konformationsänderungen führt und damit die Proteinfunktion kontrolliert und koordiniert.
DFG-Exzellenzcluster UniSysCat
Der Principal Investigator Dr. Patrick Scheerer vom Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Charité untersucht in seinem kombinierten Projekt (UniSysCat Unit: B "Coupled biocatalytic reactions" and Unit C: "Coupling of chemo- and biocatalysis" - Projekt "Structural elucidation on activation and coupling mechanisms of H2 oxidation and O2 reduction in O2-tolerant [NiFe]-hydrogenases and artificial bio-catalytic model hydrogenases") im Exzellenzcluster Unifying Systems in Catalysis (UniSysCat - Sprecheruniversität TU-Berlin), der von der DFG über sieben Jahre (2019-2025) bewilligt wurde, die strukturelle Basis von wasserstoffbildenden Proteinen, den sogenannten [NiFe] Hydrogenasen, aus Mikroorganismen und deren Funktion. Die detaillierte strukturelle Untersuchung dieser Hydrogenasen kann bei deren biotechnologischer Nutzung zur Herstellung von molekularen Wasserstoff als alternativer Energieträger, wie beispielsweise in der lichtgetriebenen Wasserstoffproduktion durch photosynthetische Mikroorganismen oder in biologischen Brennstoffzellen zur Stromgewinnung, mit dem Hintergrund der Verknappung von fossilen Brennstoffen von großem Nutzen sein.
In einem zweiten Projekt (UniSysCat Unit E: "Signal-controlled multicomponent catalysis" untersucht er lichtgetriebene mikrobielle Rhodopsine und andere Proteine mit Hilfe von Strukturanalyse-Methoden, um sie für optogenetische Anwendungen zu optimieren und nutzbar zu machen.
European Union's Horizon 2020 - Marie Skłodowska-Curie Network
ALLOstery in Drug Discovery (ALLODD) - European Union's Horizon 2020 - Marie Skłodowska-Curie Network
Dr. Patrick Scheerer vom Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Charité ist Principal Investigator von einem European Union's Horizon 2020 - Marie-Skłodowska-Curie-Network-Programm. Das Projekt ALLOstery in Drug Discovery (ALLODD) ist eine Zusammenarbeit zwischen 13 akademischen und industriellen Organisationen mit 14 ESR/PhD-Studentenstellen (Laufzeit: 2021-2025). Ziel von ALLODD ist es, eine neue Generation von Wissenschaftlern auszubilden, die das Konzept der Allosterie bei der Entwicklung von Arzneimitteln nutzen und eine ganze Reihe von Technologien zur Identifizierung und Charakterisierung allosterischer Modulatoren von Proteinfunktionen zusammenstellen, die auf therapeutisch relevante Systeme angewandt werden können. Dieses Projekt wird mit Mitteln aus dem Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 der Europäischen Union im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Finanzhilfevereinbarung Nr. 956314 gefördert.