1. Struktur und Funktion von Membranproteinen und ihre Einbindung in Signalwege
Biologische Membranen stellen die äußere Barriere jeder Zelle dar und grenzen außerdem intrazelluläre Organelle gegeneinander und gegen das Zytoplasma ab. Man schätzt, dass mehr als die Hälfte aller Proteine mit Membranen interagieren und dass integrale Membranproteine 20 - 30% aller Proteine ausmachen. Integrale Membranproteine sind für den Stofftransport und die Informationsübertragung über die Membranen verantwortlich, außerdem für wichtige Biosynthesen und die biologische Energietransformation. Trotz der Abundanz von Membranproteinen und ihrer überragenden Bedeutung bleibt unser Verständnis der Strukturen und biophysikalischen Eigenschaften von Membranproteinen hinter unserer Kenntnis löslicher Proteine zurück. Dies liegt unter anderem an einem Mangel an Routineverfahren für die Expression und Reinigung von Membranproteinen in großem Maßstab. Dieser Mangel wiederum beruht darauf, dass eine Lipidumgebung für die Funktion und die strukturelle Integrität von Membranproteinen nötig ist. Reinigung in großem Maßstab ist die Voraussetzung für strukturelle Analysen vor allem durch Röntgenbeugung und NMR-Spektroskopie, während EM-Methoden einen geringeren Materialbedarf haben.