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Experimente zur Proteinkristallisation

Perfekte Kristalle in der Schwerelosigkeit züchten


Bakteriorhodopsin ist ein dem menschlichen Rhodopsin, dem Sehpurpur in unserem Auge, strukturell und funktionell verwandtes Protein aus bestimmten Bakterien, den so genannten Halobakterien. In diesen Organismen wandelt es die Lichtenergie in chemische Energie um, die dann von den Zellen zum Leben genutzt wird. Bacteriorhodopsin ist damit das Schlüsselmolekül der Photosynthese von Halobakterien, einem alternativen Weg zur Chlorophyll-abhängigen Photosynthese, wie wir sie von den Pflanzen kennen.
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Low density Lipoprotein (LDL) - schlechtes Cholesterin


Lipoproteine, insbesondere die so genannte Low Density Lipoproteine (LDL; "schlechtes Cholesterin") spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung arteriosklerotischer Verschlusskrankheiten beim Menschen. Eine erhöhte LDL-Konzentration gilt als Hauptursache der Arteriosklerose beim Menschen. Die Aufklärung der dreidimensionalen Strukturen von LDL und dem entsprechenden LDL-Rezeptor liefert den Schlüssel zum Verständnis der Entstehung dieser Krankheit auf molekularer Ebene.
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Spiegelbildliche RNA-Moleküle


Ribonucleinsäuren, kurz RNA, stellen das Bindeglied zwischen der genetischen Information der DNA und der exprimierten Form der Proteine dar. Die Arbeitsgruppe von Prof. Erdmann befasst sich seit vielen Jahren mit der Kristallisation und Strukturaufklärung von RNAs und deren Proteinkomplexen. Ausgangspunkt der Studien bildet die ribosomale rRNA, ein wichtiger Bestandteil der Ribosomen, an denen die Proteinsynthese stattfindet. Die Kristalle vom Shuttle-Flug STS-95 sowie aus den viermonatigen Experimenten auf der ISS im Jahr 2001 resultierten in einer detaillierteren Struktur der 5S rRNA Domäne B. Erstmalig konnte ein Brechungsmuster des 5s RNA/L18 Proteinkomplexes erhalten werden.
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Mistellectin

Mistellektin zur Immunstimulierung und Krebsbekämpfung


Durch eine detailliertere Strukturaufklärung von organischen Makromolekülen können auch in der medizinischen Grundlagenforschung wichtige molekulare Phänomene besser entschlüsselt und gedeutet werden. In Pharmazie und Biotechnologie können diese Erkenntnisse dann genutzt werden, um zum Beispiel gezielter Hemmstoffe zu entwickeln oder Moleküle zu optimieren, die dann mit den Methoden der modernen Molekularbiologie in größeren Mengen produziert werden können.
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Erstmalige Kristallisation der Oberflächenproteine von Urbakterien


Sie waren wahrscheinlich die ersten Zellwandstrukturen, die im Laufe der Evolution vor rund drei Milliarden Jahren gebildet wurden: S-Layer. Dabei handelt es sich um bestimmte kristalline Oberflächenproteine von Archaebakterien. Diese Organismen wurden so genannt, weil sie in Lebensräumen vorkommen, die den extremen Bedingungen auf der frühen Erde ähneln. Erstmals gelang Forschern die Kristallisation solcher S-Layer durch die Nutzung der Mikrogravitation.
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Kristallisation regulatorischer RNA-Moleküle


Aufgrund der fehlenden Sedimentation und Konvektion führen Kristallisationsexperimente in Schwerelosigkeit oft zu regelmäßigeren Strukturen im Kristall und ermöglichen dadurch Fortschritte in der Strukturaufklärung gerade bei großen Molekülen wie Proteine und Nucleinsäuren. Diesen Vorteil wollen sich Wissenschaftler der Freien Universität Berlin zunutze machen.
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