Unsere Arbeitsgruppe ist seit Dezember 2014 an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf angesiedelt und seit Dezember 2015 werden wir vom Fonds der Chemischen Industrie gefördert. Der Schwerpunkt unserer Forschung liegt auf der Strukturaufklärung von Metalloproteinen sowie der Synthese und Charakterisierung artifizieller Metalloenzyme. Hierbei stehen Eisen-Schwefel-Proteine, deren Biosynthesewege und die Untersuchung ihrer katalytischen Eigenschaften im Fokus.

DNA-Moleküle können viel mehr als nur genetische Informationen übertragen. Bestimmte DNA-Sequenzen neigen nicht zur Bildung einer Doppelhelix, sondern bilden eine ungewöhnliche dreidimensionale Struktur aus, die dem Molekül ermöglicht eine chemische Reaktion zu beschleunigen. Diese DNAzyme sind Biokatalysatoren mit einem enormen Potential für den Einsatz in der Therapie. In Zusammenarbeit mit den Arbeitsgruppen von Manuel Etzkorn, Holger Gohlke und Olav Schiemann haben wir zeitaufgelöste Einblicke in die Struktur dieser spannenden Biokatalysatoren erhalten. Ein DNAzym koppelt mit seinen Bindearmen gezielt an einen RNA-Strang und schneidet diesen dann im Bereich seines Kerns. Mittels hochauflösender Echtzeit-NMR, Elektronenspinresonanz, Fluoreszenzspektroskopie und Moleküldynamiksimulationen konnten die Struktur und katalytische Mechanismen des DNAzyms ermittelt werden.

Hier findet ihr den Artikel:

https://www.nature.com/articles/s41586-021-04225-4

Das Protein Asp1 aus Schizosaccharomyces pombe ist ein bifunktionelles Enzym mit einer Kinase- und Pyrophosphatase-Aktivität und gehört sich der PPIP5K/Vip1 Familie. Die N-terminale Kinase-Domäne von Asp1 generiert spezifisch Inositolpyrophosphate (IPP), die einen hohen energiegehalt haben. Die C-terminale Pyrophosphatase-Domäne von Asp1 spaltet diese IPPs. Somit reguliert das Protein Asp1 die intrazellulären Level einiger spezifischer IPP-Moleküle, die wiederum viele biologische Prozesse, wie beispielsweise die Morphogenese der Zellen und die Transmission von Chromosomen. Wir haben zum ersten Mal gezeigt, dass die Pyrophosphatase-Domäne von Asp1 in der Zelle einen Eisen-Schwefel-Cluster bindet. Darüber hinaus haben wir durch Mutagenese die Liganden des Clusters identifiziert. Die Funktion und biologische Rolle des Clusters bleiben jedoch noch unbekannt.

Hier findet ihr den Artikel:

https://link.springer.com/article/10.1007/s00775-020-01840-w

DNA-Moleküle können viel mehr als nur genetische Information speichern. Einzelsträngige DNA-Moleküle können eine ungewöhnliche dreidimentionale Konformation einnehmen und als DNA-Enzyme chemische Reaktionen katalysieren. Unser Übersichtsartikel "Molecular Features and Metal Ions That Influence 10-23 DNAzyme Activity" in der Zeitschrift Molecules fasst zusammen was wir über die Struktur und die Funktionsweise des 10-23 DNAzyms wissen.

Hier findet ihr den Artikel:

https://www.mdpi.com/1420-3049/25/13/3100

Unser Artikel mit dem Titel "Caught in the Hinact: Crystal Structure and Spectroscopy Reveal a Sulfur Bound to the Active Site of an O2‐stable State of [FeFe] Hydrogenase" von Patricia Rodríguez-Maciá, Lisa M. Galle, Ragnar Bjornsson, Christian Lorent, Ingo Zebger, Yoshitaka Yoda, Stephen P. Cramer, Serena DeBeer, Ingrid Span und James A. Birrell wurde bei Angewandte Chemie Intl. Ed. veröffentlicht. Er wird bald auch in Deutsch erscheinen!

Vielen Dank an unsere großartigen Kooperationspartner aus den USA, Japan und Mülheim!

Hier findet ihr den Artikel:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202005208?af=R

Die DFG fördert unseren Antrag zum Thema "Correlation of three-dimensional and electronic structure of [FeFe] hydrogenases" in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Dr. James Birrell in der Abteilung Anorganische Spektroskopie am Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion in Mülheim.

Mehr Informationen zu dem Schwerpunktsprogramm findet ihr hier: Iron-sulfur for Life

Unser Artikel mit dem Titel "Spectroscopic characterization of the Co-substituted C-terminal domain of rubredoxin-2" von Lisa Galle, George Cutsail III, Volker Nischwitz, Serena DeBeer und Ingrid Span wurde bei Biological Chemistry veröffentlicht.

Hier findet ihr den Artikel:

https://www.degruyter.com/view/j/bchm.2018.399.issue-7/hsz-2018-0142/hsz-2018-0142.xml

Die erste Hürde bei der Proteinkristallographie ist es schöne, große, geordnete Kristalle zu bekommen. Mit unseren zwei neuen Mikroskopen der Firma Zeiss können wir unsere vielen Kristalle nicht nur anschauen sondern auch fotographieren.

Unser erster Trip ans Deutschen Elektronensynchrotron (DESY) in Hamburg war nicht nur lustig, sondern auch produktiv - die erste Kristallstruktur ist schon gelöst. Wir freuen uns schon auf die nächste Reise!

Steffen ist seit Anfang September Teil unserer Gruppe und wird die Effekte von Kobalt auf die Eisen-Schwefel-Cluster Biosynthese untersuchen. Willkommen!

Hannah wird für ihre hervorragenden Studienleistungen mit dem Hoechst Doktorandenstipendium ausgezeichnet. Dieses Stipendium wird nur einmal jährlich über die Stiftung Stipendien-Fonds des Verbandes der Chemischen Industrie (VCI) an eine Person vergeben. Herzlichen Glückwunsch!

Für mehr Infos: Hannah Rosenbach erhält das Hoechst Doktorandenstipendium der Aventis Foundation

Metalloproteine verfügen über elektronische Übergange im nahen UV und sichtbaren Bereich, wodurch sie für das menschliche Auge farbig erscheinen. Mit unserem neuen Cary Spektrophotometer können wir schnell und einfach die Umgebung des Metalls untersuchen.

Experimente mit Eisen-haltigen Proteinen benötigen eine kontrollierte Redoxumgebung, da Eisenionen von Luftsauerstoff oxidiert werden können. In ihrer oxidierten Form sind Eisenionen unlöslich und fallen aus der Reaktionslösung aus. Daher ist es für Eisenproteine besonders wichtig unter Sauerstoffausschluss zu arbeiten. Unsere Anaerobe Kammer von Coy Laboratories, kurz Glovebox genannt, verfügt über eine anaerobe Atmosphäre, die aus 95% Stickstoff und 5% Wasserstoff besteht. Im Inneren der Box befinden sich auch eine ÄKTA Start für Proteinaufreinigung unter Sauerstoffausschluss.