Bisherige Forschungsgruppen

Bisherige Forschungsgruppen

Dieser Bereich bietet einen Überblick über die Forschungsgruppen und ihren wissenschaftlichen Schwerpunkt, die seit 2012 das Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik (MPI-IE) verlassen haben.
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Dr. Ana Izcue (2009-2015)
E-Mail:izcue@...

Organismen haben ein Immunsystem entwickelt, um Krankheitserreger zu bekämpfen. Gleichzeitig muss die Immunabwehr gegenüber Antigenen des eigenen Körpers oder harmlosen Substanzen Toleranz zeigen. Im Darm wird besonders offenkundig, wie groß die Notwendigkeit von gleichzeitiger Wachsamkeit und Toleranz des Immunsystems ist. Dort ist das Abwehrsystem nicht nur mit Antigenen von Krankheitserregern konfrontiert, sondern auch mit solchen von Nahrungsbestandteilen und harmlosen Kommensalen. Der Darm ist die größte Oberfläche des Körpers, die mit der Außenwelt in Kontakt kommt. Daher muss eine Immunantwort mögliche Erreger schnell und effektiv bekämpfen. Die größte Zahl der Antigene im Darm stammt jedoch aus der Nahrung und von der Kommensalen-Flora, die nicht angegriffen werden darf. Daher kombiniert das Immunsystem des Darms eine große Zahl inflammatorischer Zellen mit vielen regulatorischen Immunzellen, die schädliche Reaktionen gegen harmlose Antigene unterbinden. Unsere Gruppe konzentriert sich auf die Entstehung und den Erhalt der Immuntoleranz, insbesondere durch die Produktion von regulatorischen CD4+ Foxp3+ Zellen (Treg). Treg werden im Thymus und in der Peripherie gebildet und verhindern fehlgeleitete Immunantworten. Sie sind ein Schlüssel, um Autoimmunität und entzündliche Reaktionen gegen mikrobielle Kommensalen zu vermeiden. Wir möchten die Faktoren entschlüsseln, die die Antigen-spezifische Treg-Aktivität kontrollieren und sind insbesondere an den Wechselwirkungen zwischen Zellen des Darmepithels und des Immunsystems interessiert.

 

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Dr. Patrick Heun (2005-2014)
Derzeitige Stelle: Wellcome Trust Centre for Cell Biology, Edinburgh, UK

Labor Patrick Heun

Alle vererbbaren Chromosomenzustände, die nicht die DNA-Sequenz selbst betreffen, werden als ‘epigenetisch’ bezeichnet. Das schließt die Genexpression ein und für die meisten Eukaryoten auch die Zentromer- und Telomer-Identität. Die epigenetische Weitergabe dieser Zustände über viele Zell-Generationen ist von fundamentaler Bedeutung für eine korrekt funktionierende Gen-Regulation. Wird diese Information gestört, kann es zur Instabilität des Genoms und zu zellulären Fehlfunktionen führen. Zentromere befinden sich an der zentralen Einschnürung der Chromosomen, an der die beiden Chromosomen-Arme während der Mitose bis zur tatsächlichen Zellteilung verbunden bleiben. Zentromere sind für eine gleichmäßige Aufteilung der Chromosomen in die Tochterzellen unverzichtbar. Unter Nutzung der Fruchtfliege Drosophila melanogaster als Modellorganismus ist mein Labor insbesondere an der epigenetischen Regulation der Zentromer-Identität interessiert. Einen besonderen Schwerpunkt legen wir dabei auf die Bildung von Neozentromeren in Fliegen und in menschlichen Zellkulturen. Desweiteren sind wir an der Anordnung der Zentromere im Zellkern interessiert.

 

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Dr. Simona Saccani (2005-2014)
Derzeitige Stelle: Institute for Research on Cancer and Aging, Nice, Frankreich

Labor Simona Saccani

Unsere Forschungsgruppe untersucht die molekularen Mechanismen, die die Genexpression regulieren. Dafür nutzen sie die Transkriptionsfaktoren der NF-kB-Familie als Modell-System. Ein zentraler Punkt ist es zu verstehen, wie die Aktivitäten der Transkriptionsfaktoren Promotor- und Zelltyp-spezifisch kontrolliert werden. Obwohl der NF-kb Signalweg in vielen unterschiedlichen Zelltypen aktiv ist, weisen die meisten Zielgene von NF-kb ein streng kontrolliertes Expressionsmuster auf. Ihre Stimulus-abhängige Aktivierung ist nämlich auf eine spezifische biologische Situation beschränkt. Um die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen zu entschlüsseln, untersuchen wir die Chromatinstruktur an Zielpromotoren und regulatorischen Elemente sowie Ko-faktoren, die die Bindung und Aktivität von NF-kb in spezifischen Zelltypen steuern können.

 

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Prof. Dr. Hassan Jumaa (2001-2013)
Derzeitige Stelle: Institut für Immunologie, Universitätsklinikum Ulm, Deutschland

Labor Hassan Jumaa

Ziel unserer Forschungsgruppe ist es, ein umfassendes Verständnis der Signalwege zu erhalten, die Proliferation und Differenzierung von B-Zellen regulieren. B-Zellen kommt eine Schlüsselrolle in der erworbenen Immunantwort zu und sie erlauben es dem Körper, Eindringlinge hocheffizient und nachhaltig zu bekämpfen. Sie binden pathogene Substanzen an den B-Zell-Antigen-Rezeptor (BCR). Signale vom BCR oder seinem Vorläufer (Prä-BCR) führen zu Veränderungen in der Genexpression und bestimmen das Schicksal der B-Zelle hin zu Plasmazellen oder zu Gedächtnis-B-Zellen. Fehlfunktionen in der Signaltransduktion der B-Zellen führen zu Immundefizienz, Autoimmunität oder Leukämie. Unter Verwendung eines multidisziplinären Ansatzes möchten wir ein molekulares und quantitatives Verständnis der Signalnetzwerke erhalten, die in B-Zellen wirken.

 

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Dr. Taro Fukao, (2008-2013)
Derzeitige Stelle: Tokyo, Japan
E-Mail:fukao@...

Ziel unserer Forschungsgruppe ist es, die Biologie funktioneller RNAs im hämatopoetischen Immunsystem zu verstehen. Wir konzentrieren uns auf die Rolle der mikroRNAs im hämatopoetischen Immunsystem bei Säugern. MikroRNAs bilden eine Klasse nicht-kodierender RNAs, die mRNAs komplementär binden und deren Expression regulieren. Sie sind in Tieren, Pflanzen und Viren zu finden, wobei ihre Sequenzen selbst zwischen entfernt verwandten Arten konserviert sind. Eine Reihe von Arbeiten hat gezeigt, dass mikroRNAs in einem breiten Feld physiologischer Vorgänge, wie etwa Entwicklung, Differenzierung, Proliferation, Morphogenese, Apoptose und Metabolismus, beteiligt sind. Die Untersuchung der Biologie von mikroRNAs im Immunsystem könnte direkt zum Verständnis der molekularen Mechanismen der Immunsystem-Integrität beitragen. Darüber hinaus dürfte das Wissen über mikroRNAs in der Immunologie Wege eröffnen, um die molekulare Pathogenese von Infektions- und Immunkrankheiten zu beleuchten.

 

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Dr. Marinus Lamers (1984-2013)
im Ruhestand

Klassischerweise wurde die Aufgabe des Immunsystems in der Abwehr pathogener Mikroorganismen gesehen. Nun wird vermutet, dass das Immunsystem in einem konstanten Dialog mit der Umwelt steht, also mit der mikrobiellen Welt und seinen Produkten an der Grenzschicht zwischen – verteidigendem – Organismus und Außenwelt. Dieser Dialog ist notwendig, um ein Ökosystem aufrechtzuhalten, das das Überleben gutartiger und das Entfernen bösartiger Mikrooganismen erlaubt. Der Unterschied zwischen ‚nützlichen’ und ‚schädlichen’ ist höchstwahrscheinlich nicht absolut, sondern eher graduell. Daher sind die Erkennungsstrategien des Wirts nicht nur auf die Pathogene zugeschnitten. Obwohl das Immunsystem sehr wahrscheinlich an der Demarkationslinie zwischen Innen und Außen entstand, sind Immunprozesse an dieser Linie noch immer ein schlecht untersuchter Bereich des Immunsystems. Für das Verständnis des Immunsystems dürfte es dagegen einer der wichtigsten sein.

  

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Prof. Dr. Robert Schneider, (2004-2012)
Derzeitige Stelle: Institut für Funktionale Epigenetik am Helmholtz Zentrum München

Labor Robert Schneider

Eines unserer großen Ziele in der postgenomischen Biologie ist es, die molekularen Grundlagen und die physiologische Rolle kovalenter Proteinmodifikationen zu verstehen. Wir verwenden Histone und den ‚Histon-Code’ als Modell, um mehrfach modifizierte Proteine zu untersuchen. Unser Ziel ist es, neue Modifikationen zu identifizieren, zu entschlüsseln, wie diese Veränderungen epigenetisch vererbt werden und herauszufinden, wie sie Genexpression und Chromatin-Struktur regulieren können. Die am besten untersuchten Beispiele mehrfach modifizierter Proteine sind derzeit Histone. Die Komplexität und Diversität der Histon- (und anderer Chromatin-assoziierter) Veränderungen tragen wesentlich zur Fähigkeit des Genoms bei, Informationen zu speichern und zu verarbeiten. Wir fangen gerade erst an, die vielen Einflüsse der epigenetischen Informationen für Biologie und Krankheiten zu verstehen. Während die Diskussion noch anhält, ob Histon-Modifikationen einen echten Histon-Code bilden, gilt es jetzt als gesichert, dass Histon-Modifikationen und an spezifische Modifikationen bindende Protein-Komplexe an der Regulation der meisten – wenn nicht aller – Gene in eukaryotischen Zellen beteiligt sind. Daher reicht die Bedeutung der Untersuchung der Chromatin-Modifikationen weit über das Feld der Chromatin-Forschung. Denn Änderungen in den Modifizerungsmustern dürften all biologischen Prozesse betreffen.

 

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Prof. Dr. Tilmann Borggrefe (2005-2012)
Derzeitige Stelle: Justus-Liebig-Universität Gießen, Gießen

Labor Tilmann Borggrefe

Transkriptionelle Regulation der Blutzell-Entwicklung. Die Entscheidung zur Gentranskription ist ein entscheidender Kontrollpunk zur Regulation seiner Expression während der Entwicklung und als Antwort auf physiologische und Umwelt-Einflüsse. Ein Verständnis der Mechanismen der Genexpression haben wesentliche Folgen für das Verständnis von Entwicklung, zellulärer Transformation und vielen anderen zellulären Prozessen. Der Schwerpunkt meines Labors liegt im Studium der transkriptionellen Regulation der Blutzell-Entwicklung (Hämatopoese) in der Maus. Insbesondere wollen wir weitere Einblicke in die physiologische Bedeutung und Funktion von Ko-Aktivatoren und Ko-Repressoren erlangen.

 

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em. Prof. Dr. Marina Freudenberg (1981-2012)
im Ruhestand

Das grundlegende Interesse unseres Labors ist es, die Mechanismen zu beleuchten, die der biologischen Aktivität des bakteriellen Endotoxins (LPS) und anderer bakterieller Komponenten zugrunde liegt. Wir möchten die Rolle dieser Komponenten in der mikrobiellen Erkennung durch das angeborene Immunsystem untersuchen und die Bedingungen, unter denen die Aktivität solcher Komponenten verändert sein könnte. Insbesondere interessieren wir uns für die Infektions-induzierte LPS-Hypersensibilität und seine Rolle in der angeborenen Immunantwort und der Verteidigung gegen eindringende Pathogene. Sensibilität für LPS ist durch einen Genlokus auf Chromosom 4 bestimmt, LPS-Gen genannt. Mutationen dieses Gens führen zu fehlendem Ansprechen auf die tödlichen und anderen biologischen Effekte von LPS. Die Identifikation des LPS-Gens und seines Produkts brachte, unter Beteiligung unserer Gruppe, Ende 1998 mit dem toll-like-Rezeptor 4 (TLR4) den Durchbruch in eine neue Ära für das Feld der Endotoxin-Forschung und der mikrobiellen Produkte insgesamt. Seit der Entdeckung von TLR4, wurden zehn unterschiedliche TLRs als Signalrezeptoren für mikrobielle Komponenten identifiziert. Das erlaubte weitere Studien der Signalwege, die in die Aktivierung von Zellen des angeborenen Immunsystems involviert sind.

 

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Prof. Dr. Wolfgang Schamel, (2002-2012)
Derzeitige Stelle: Biologie III, Fakultät für Biologie, Universität Freiburg

Labor Wolfgang Schamel

Unser Interesse liegt in den molekularen Mechanismen der T-Lymphozyten-Aktivierung durch Pathogene. Wir entwickeln neue biochemische Techniken für die Identifikation und Analyse von Multi-Proteinkomplexen im großen Maßstab (quantiative Proteomik, Systembiologie). Die Methoden werden verwendet, um die Proteinkomplexe zu beschreiben, die sich mit der Zeit und im Raum in der Signalkaskade des Antigen-T-Zell-Rezeptors (TCR) verändern. Wir haben die Stochiometrie des TCR bestimmt, indem wir zeigten, dass Komplexe unterschiedlicher Größe nebeneinander auf der Zellmembran bestehen. Interessanterweise spielen sie unterschiedliche Rollen in der T-Zell-Aktivierung. Wir haben eine Konformationsänderung am TCR festgestellt, durch Liganden-Bindung hervorgerufen, die – gemeinsam mit TCR-Bündelung – für die T-Zell-Aktivierung erforderlich ist. Unser neues ‚permissive geometry model’ der T-Zell-Stimulation vereint bislang unvereinbare Erkenntnisse wie kristallografische Daten der TCR-Untereinheiten, Studien zur Geometrie der Liganden (MHC-Peptide), die Anwesenheit multimerer TCRs auf der Zelloberfläche und die Rolle eigener Peptid-MHCs in der T-Zell-Aktivierung. Durch eine Blockade der Effektoren der Konformationsänderung können wir die T-Zell-Aktivierung hemmen. Das bedeutet, dass Autoimmun-Erkrankungen mit diesem Mechanimus möglicherweise behandelt werden könnten. Zudem arbeiten wir an der humanen CD3gamma-Defizienz. Wir haben einen humanisierten CD3gamma-defizienten Mausstamm entwickelt, der die gleichen Defekte wie menschliche Patienten zeigt und der jetzt verwendet wird, um die Krankheit im Detail zu untersuchen.

 
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