Dr. Tobias Madl

Proteine unter dem Hammer

Eiweiße sind die Bausteine des Lebens. Läuft bei ihrer Produktion etwas schief, können Erkrankungen wie Diabetes, Krebs und neurodegenerative Veränderungen die Folge sein. Mit High-Tech-Geräten suchen Tobias Madl und sein zehnköpfiges Team der Nachwuchsgruppe „Structural Biology of Signal Transduction“ nach molekularen Ursachen solcher Produktionsfehler.

Tobias Madl untersucht Raumstrukturen von Eiweißen, die Signale zwischen Zellen übermitteln. Er will herausfinden, wie fehlerhafte Proteine (im Bild Transportin) zur Entstehung von Krankheiten führen; Quelle: HMGU

Während des Studiums hat sich Tobias Madl auch für Physik, Computerwissenschaften und Geschichte interessiert. Ob im historischen Archiv oder im chemischen Labor –immer galt es für den angehenden Chemiker, Neuland zu betreten und Wissenslücken zu schließen. „Neue Dinge zu entdecken und damit der Menschheit zu nutzen, ist es, was mich vorwärts treibt“, beschreibt er seine Motivation. Wichtig ist ihm dabei „die Freiheit zu haben, um nach rechts und links zu schauen. Das ist keine Zeitverschwendung, sondern zielführend.“

Madls Team ist am Institut für Strukturbiologie (STB) und dem Bayerischen NMR-Zentrum angesiedelt, das von der Technischen Universität München gemeinsam mit dem Helmholtz Zentrum München betrieben wird. Die Gruppe pflegt enge Kooperationen auf verschiedensten Ebenen. Mit dem Institut für Molecular Cancer Research an der Universität Utrecht untersuchen die Forscher, wie durch fehlerhaft produzierte Eiweiße und durch die Umwelt, zum Beispiel oxidativen Stress, Signalübertragungen beeinflusst werden, sodass sie zur Entstehung von Krebs führen. Mit der Ludwig-Maximilians-Universität München und dem Deutschen Zentrum für neurodegenerative Erkrankungen wird gleichzeitig die Rolle so genannter RNA-Bindeproteine in der Regulation der Signalübertragung analysiert. Mit Partnern der Universität Tübingen überprüft die Gruppe schließlich, ob sich die molekularen und zellbiologischen Erkenntnisse in klinischen Untersuchungen bestätigen. „Diese Kooperationen ermöglichen es, die Brücke zwischen der Krankheit und den molekularen Ursachen zu schlagen“, beschreibt Madl die Synergie.

Für den ersten Schritt, die Charakterisierung der Eiweiße, stehen der Gruppe im Bayerischen NMR-Zentrum modernste Geräte zur Messung der Kernspinresonanz zur Verfügung. Madl analysiert damit Raumstruktur und Interaktion der Eiweißbereiche. Um die hochkomplexe Methodik verständlich zu machen, benutzt der Chemiker einen Vergleich: „Wir hauen mit einem Hammer auf die Atome in den Molekülen und hören,wie sie schreien. Aus den Daten über Ort und Stärke des Geschreis können wir Raumstrukturen der Eiweiße ableiten und Interaktionen der Proteinbereiche untersuchen.“

Zur NMR Spektroskopie komplementäre Informationen zur Form von Biomolekülen analysiert das Team mit dem SAXS Gerät zur Messung der Röntgenkleinwinkelstreuung. Diese Analysedaten werden zusammen mit jenen der NMR in einem von Madl entwickelten Programm kombiniert, sodass im Anschluss die strukturellen und dynamischen Eigenschaften des Zielproteins vorliegen. Die Forscher beginnen nun, nach und nach einzelne Elemente detailliert zu untersuchen. Ihr Ziel ist herauszufinden, welche Strukturen verantwortlich für die Entstehung von Krankheiten sind und mögliche Ansatzpunkte für Medikamente sein könnten.

Um Interaktionen zwischen Proteinen und anderen Zellorganellen zu verstehen, müssen verschiedene Methoden kombiniert werden. „Ich bin deshalb froh, dass es am Helmholtz Zentrum München eine große Konzentration herausragender biologischer Forschung gibt. Hier kann ich auch untersuchen, wie Umweltfaktoren Proteine regulieren und ob sie für Missregulationen verantwortlich sind“, erzählt Madl. Austausch mit anderen Gruppen ist aus seiner Sicht die Voraussetzung, um diese anspruchsvollen Fragestellungen beantworten zu können. Neben wissenschaftlicher Expertise legt der Nachwuchsgruppenleiter deshalb auch Wert auf soziale Kompetenz: „Wir messen uns gerne mit der Konkurrenz draußen. Innerhalb unseres Teams ist dafür aber kein Platz – wir sind alle auf einander angewiesen und profitieren gegenseitig.“

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