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TU Berlin

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Spannungsabhängige Biokatalysatoren

Enzymatische Katalyse ist die Grundlage des Lebens auf der Erde. Bei enzymatischen Prozessen hängt der Stoffumsatz von einer ganzen Reihe physikalisch-chemischer Parameter, wie Substratkonzentrationen, Temperatur, Druck, Viskosität oder pH-Wert ab. Enzymatische Katalyse an biologischen Membranen weist zusätzlich die Besonderheit auf, dass es zu gerichtetem Transport von Ionen oder löslichen Substanzen kommen kann, oder gerichteten Fluss von Information – diese Eigenschaften werden unter dem Begriff der „vektoriellen Katalyse“ zusammengefasst. Beim enzymvermittelten Transport von Ionen durch biologische Membranen kommt als zusätzliche Einflussgröße das Membranpotential hinzu. Zusätzlich ist seit einigen Jahren eine Reihe von Enzymen bekannt, deren zelluläre katalytische Aktivität direkt an das Membranpotential gekoppelt ist. Anhand von Struktur-Funktions-Analysen untersuchen wir die molekularen Mechanismen der vektoriellen Katalyse am Beispiel von P-Typ-ATPasen. Weiterhin interessieren wir uns für die Mechanismen der Kopplung zwischen Potential-Sensorelementen und katalytischen Domänen anhand der spannungsabhängigen Phosphatase Ci-VSP, die eine wichtige Rolle beim Phosphatidylinositid-Stoffwechsel spielt. Ein Ziel dabei ist, das Wechselspiel zwischen Sensorelementen und katalytischen Modulen so weit zu verstehen, dass durch eine Rekombination verschiedener Elemente unterschiedlicher Proteine neuartige, „intelligent“ entworfene Enzyme hergestellt werden können.

Spannungs- und lichtgesteuerte Biokatalysatoren
Exzellenzcluster „UniCat“, Projektbereich B4

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