Biophysik

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Wie funktioniert das Wechselspiel aus Lipiden, Proteinen, Ionen und Wasser in biologischen Membranen? Wie kann ich Wirkstoffe entwickeln, die gezielt diese Membranen beeinflussen? Mit Fragen wie diesen und ihren Lösungen beschäftigt sich unser interdisziplinäres Team im Rahmen des Forschungsschwerpunktes „Membranmedizin“. Motivation für diese Forschung sind akute medizinische Probleme wie die stetig zunehmende Resistenz von pathogenen Keimen gegen Antibiotika oder kaum therapierbare Krebserkrankungen.

Um unser Ziel zu erreichen, gilt es die biophysikalischen Grundlagen (patho)physiologischer Prozesse in biologischen Membranen zu verstehen. Wir sehen biologische Membranen, einerseits als Wechelwirkungsort für Lipide, Proteine und Wirkstoffe, anderseits aber auch als komplexe, multifunktionelle Schnittstelle für diverse zelluläre Prozesse. Ein besonderes Augenmerk liegt hierbei auf der funktionellen Rolle der Lipidzusammensetzung. Aus dieser Betrachtungsweise resultieren neuartige, innovative Wirkstoffstoffentwicklungsansätze abseits des industriellen Mainstreams. Unsere Vision ist die von uns konzipierten Wirkstoffe letztendlich auch in der Humanmedizin zur Anwendung zu bringen. Erste Wirkstoffe im medizinisch-technischen Bereich befinden sich in einer intensiven Testphase.

Unser Team, bestehend aus drei Arbeitsgruppen, verfolgt einen integrativen Ansatz von der Grundlagenforschung bis hin zur Entwicklung innovativer membranspezifischer Wirkstoffe: Die Arbeitsgruppe Lohner erforscht Peptide (= Miniproteine) zur Abwehr bakterieller Erkrankungen und der damit in Zusammenhang stehenden Sepsis. Die Arbeitsgruppe Zweytick verfolgt einen ähnlichen Ansatz. Hierbei müssen die eingesetzten Peptide allerdings gezielt Krebszellen bekämpfen. Die Arbeitsgruppe Pabst schließlich erarbeitet die physikalischen Grundlagen für diese Anwendungen.

 

Assoz. Univ.-Prof. Dr. Karl LOHNER

Kontaktdaten:

Humboldtstraße 50/III

8010 Graz

e-mail: karl.lohner(at)uni-graz.at

tel: +43-316-380-4987

 

Ziel unserer Forschung ist die Aufklärung der molekularen Wirkungsmechanismen natürlicher antimikrobieller Peptide, als Grundlage für einen innovativen Wirkstoffstoffentwicklungsansatz gegen Antibiotika-resistente Keime. Für das Design der neuartigen Wirkstoffe muss man verstehen, wie diese Peptide zwischen Wirts- und Bakterienzelle unterscheiden können, wobei die Lipidzusammensetzung der Zellmembranen eine entscheidende Rolle spielt. Mit Hilfe einer Reihe thermodynamischer, spektroskopischer und struktureller Methoden studieren wir daher die Wechselwirkung natürlicher und synthetisch hergestellter Peptide auf Modell- und Zellmembranen. Im Rahmen eines EU-Projektes unter meiner Koordination konnte bereits eine Peptidklasse abgeleitet von Lactoferrin, einem Protein aus der Muttermilch, weltweit patentiert werden.

Orcid ID: 0000-0002-7867-5409

Publikationsliste

Assoz.-Prof. Dr. Georg PABST

Kontaktdaten:

Humboldtstraße 50/III

8010 Graz

e-mail: georg.pabst(at)uni-graz.at

tel: +43-316-380-4989

 

Unser Ziel ist physikalische Grundlagen der Funktion biologischer Membranen zu erarbeiten, die für die Entwicklung membranaktiver Wirkstoffe (Peptide) wichtig sind. Die bearbeiteten Fragestellungen beinhalten die Rolle der struktur-elastischen Eigenschaften von Membrandomänen („rafts“) bei der Sortierung und Funktion von Proteinen (Ionenkanäle, Rezeptoren), Einflüsse der wässrigen Zellumgebung (pH, Salzkonzentration, etc.), oder der Zusammenhang von Membranelastizität und Wirkungsweise von Peptiden. Unsere Untersuchungen basieren auf dem Einsatz einer breiten Palette physikalischer Methoden (Röntgen/Neutronenstreuung, Kalorimetrie, Fluoreszenzmikroskopie, etc.).

CV Georg Papst

Orcid ID: 0000-0003-1967-1536

Publikationsliste

Arbeitsgruppe

 

Ass.-Prof. Dr. Dagmar ZWEYTICK

Kontaktdaten:

Humboldtstraße 50/III

8010 Graz

e-mail: dagmar.zweytick(at)uni-graz.at

tel: +43-316-380-4988

 

Wir arbeiten an der Entwicklung von neuartigen Wirkstoffen gegen Krebs. Diese Wirkstoffe, abgeleitet von natürlichen humanen Abwehrpeptiden, wirken gegen verschiedenste Krebsarten, inklusive schwer behandelbaren Krebs, wie Glioblastom oder malignes Melanom. Diese Peptide zielen speziell auf Lipide ab, die von Krebszellen auf der Oberfläche exponiert werden. Solche krebszellspezifische Wirkstoffe werden in Modellsystemen und in Zellkulturen optimiert, wobei Wirkungsmechanismen wie z.B. Induktion von Apoptose oder Nekrose aufgeklärt werden sollen. Um die Unterschiede zwischen neoplastischen und nicht neoplastischen Zellen sowie Peptidinteraktion mit Lipiden der Krebsmembranen zu studieren, verwenden wir verschiedenste Methoden wie Fluoreszenzspektroskopie und -mikroskopie, Kalorimetrie, Röntgenkleinwinkelstreuung, Lipidanalytik und andere. Die Studien ermöglichten uns bereits, einen internationalen Patentantrag für eine spezifische Klasse an antitumoralen Peptiden einzureichen.

Publikationsliste

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