Strukturbiologie der photosynthetischen Mikroorganismen

Die Forschungsgruppe Strukturbiologie der photosynthetischen Mikroorganismen unter Leitung von  Dr. Dmitry Shvarev erforscht die molekularen Mechanismen des Stoffwechsels in phototrophen Organismen – also Lebewesen, die Licht als Energiequelle nutzen. Mit Cyanobakterien als Modell und Cryo-EM als Hauptmethode werden Chlorophyllbiosynthese, Glucanabbau und Transportprozesse untersucht.

Chlorophyllbiosynthese

Die Photosynthese ist ein für das Leben auf der Erde unverzichtbarer Prozess. Durch die Photosynthese nutzen Photoautotrophen wie Pflanzen, Algen und Cyanobakterien die Energie des Sonnenlichts, um sie in chemische Energie umzuwandeln und organische Moleküle zu produzieren, die für ihren Stoffwechsel benötigt werden. Chlorophyll, das für die Lichtaufnahme verantwortliche grüne Pigment, ist das zentrale Molekül, das die Photosynthese antreibt. Die Biosynthese von Chlorophyll in Photoautotrophen ist ein hochkonservierter, mehrstufiger Prozess, an dem zahlreiche enzymatische Reaktionen beteiligt sind.

Unsere Gruppe untersucht, wie die Proteine, die Chlorophyll synthetisieren, zusammenwirken. Wir isolieren diese Proteine aus Cyanobakterien und anderen photosynthetischen Organismen und untersuchen ihre Funktion mit Hilfe biochemischer und strukturbiologischer Methoden. Mit Hilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) visualisieren wir die dreidimensionalen Strukturen dieser Proteine, um die molekularen Mechanismen aufzudecken, die der Chlorophyllbiosynthese zugrunde liegen.

Neben der Chlorophyllbiosynthese untersuchen wir die Struktur-Funktions-Beziehungen und die Regulation des Photosyntheseapparats in verschiedenen Photoautotrophen. Außerdem erforschen wir die Mechanismen des Zuckerstoffwechsels (Glykogen) und der Membrantransportprozesse, die durch ATP-bindende Kassettentransporter (ABC-Transporter) in Cyanobakterien vermittelt werden.