Forschungsprofil Prof. Dr. Jacob Piehler

Die Piehler-Gruppe hat sich zum Ziel gesetzt, die mechanistischen Prinzipien der Signalvermittlung über Klasse I/II-Zytokinrezeptoren aufzuklären. Diese Rezeptoren haben Schlüsselfunktionen in der Hämatopoese, Immunität und in Entzündungsprozessen, und ihre Dysregulation wird mit verschiedenen Krankheiten wie z.B. Leukämien in Verbindung gebracht. Die Arbeitsgruppe entwickelt quantitative Methoden, um die dynamische Organisation und Aktivierung von Klasse-I/II-Zytokinrezeptor-Signalkomplexen in zellulären Membranen bis auf Einzelmolekül-Niveau aufzulösen.

Forschungsthemen

• Räumlich-zeitliche Dynamik der Assemblierung von Zytokinrezeptor
• Aktivierungsmechanismus von Tyrosinkinasen der Janus-Familie (JAKs)
• Regulation der Zytokin-Signalgebung durch die subzelluläre Membranumgebung
• Dysregulation der Signalaktivierung durch onkogene Mutationen
• Manipulation der zellulären Signalübertragung durch funktionalisierte Nanomaterialien

Modellsysteme

• Endogene und transfizierte Rezeptoren in Säugerzellen
• Rekonstituierte Membransysteme
• Isolierte Proteine und Proteinkomplexe

Methoden

• Einzelmolekül-Fluoreszenzmikroskopie & Einzelmolekül-FRET
• Proteinexpression und -aufreinigung
• Festkörper-gestützte Membran-Modellsysteme
• Oberflächenfunktionalisierung & Strukturierung
• Biofunktionalisierung von Nanopartikeln

Ausgewählte Publikationen

• Wilmes S, Hafer M, Vuorio J, Tucker JA, Winkelmann H, Löchte S, Stanly TA, Pulgar Prieto KD, Poojari C, Sharma V, Richter CP, Kurre R, Hubbard SR, Garcia KC, Moraga I, Vattulainen I, Hitchcock IS, Piehler J (2020):  Mechanism of homodimeric cytokine receptor activation and dysregulation by oncogenic mutations. Science 367(6478).
• Richter D, Moraga I, Winkelmann H, Birkholz O, Wilmes S, Schulte M, Kraich M, Kenneweg H, Beutel O, Selenschik P, Paterok D, Gavutis M, Schmidt T, Garcia KC, Muller TD, Piehler J (2017):  Ligand-induced type II interleukin-4 receptor dimers are sustained by rapid re-association within plasma membrane microcompartments. Nat Commun 8.
• Wilmes S, Beutel O, Li Z, Francois-Newton V, Richter CP, Janning D, Kroll C, Hanhart P, Hotte K, You C, Uze G, Pellegrini S, Piehler J (2015):  Receptor dimerization dynamics as a regulatory valve for plasticity of type I interferon signaling. J Cell Biol 209(4).