Forschungsschwerpunkt

Unser haupsächlicher Forschungsschwerpunkt liegt im Tetraspanin-Feld. Tetraspanine sind kleine Membranproteine mit einer extrazellulären Domäne, die über ein Bündel von vier Transmembransegmenten in der Membran verankert sind (Abbildung 1). Das menschliche Genom codiert für 33 Tetraspanine, von denen einige noch relativ unerforscht sind. Tetraspanine wirken, indem sie sogenannte tetraspanin enriched microdomains (TEMs; siehe auch Abbildung 2) bilden, was nach dem gängigen Modell über drei Ebenen von Wechselwirkungen abläuft. TEMs sind an einer Vielzahl biologischer Prozesse beteiligt, wie Zelladhäsion, Zell-Zell-Fusion, Immunantworten, Migration, Proliferation, Signalübertragung, und Zellspreizung. Sie spielen außerdem bei Krankheiten eine Rolle. Dazu zählen Krebs, Neurodegeneration und Infektionskrankheiten ausgelöst durch Viren, Bakterien und Protozoen.

Viele Fragen im Tetraspanin Feld sind noch ungeklärt (siehe dazu auch Lang und Hochheimer, Current Biology, 2020). Im Besonderen interessieren wir uns für den Prozess der TEM Bildung, die strukturelle Vielfalt von Tetraspaninen und der Funktion von Tetraspaninen bei der viralen Infektion, bei der sie beim viralen Eintritt und intrazellulären Transport eine Rolle spielen (Abbildung 2).

Abbildung 1: Struktur des Tetraspanins CD81 (basierend auf Protein Data Bank file 5tcx.pdb (Zimmerman et al., Cell 167, 2016)). Grün/türkis, vier Transmembransegmente verankern das Protein in der Membran. Die am häufigsten untersuchten Tetraspanine lokalisieren in der Plasmamembran. Dann befindet sich die funktionell wichtige Domäne (gelb/orange) auf der extrazellulären Seite.
Abbildung 2: zellfreie Membran von einer Zelle (siehe Methoden), die mit Pseudovirionen (in blau) inkubiert wurde. Die Partikel nutzen Membranstellen, an denen das Tetraspanin CD151 (in grün) virale Eintrittsplattformen bildet (siehe große gelbe Flecken, die eine Art von TEMs darstellen), an denen auch Aktin (rot) beteiligt ist.