Forschungszentrum Jülich

Blick auf das 900 MHz-NMR-Gerät im Biomolekularen NMR-Zentrum, das gemeinsam vom Forschungszentrum Jülich und der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf betrieben wird. Das Magnetfeld im Innern hat eine Stärke von 21 Tesla und ermöglicht hochempfindliche NMR-Experimente zur Aufklärung der 3D-Struktur und Dynamik von Proteinen und ihren Komplexen mit Wirkstoffen und anderen Liganden.

Am FZJ werden Diagnostika und Therapeutika für entzündliche und degenerative ZNS-, Infektions- und Tumorerkrankungen entwickelt. Die methodischen Schwerpunkte liegen auf der strukturbasierten Wirkstoffforschung, Radiochemie und bildgebungsbasierten Verfahren zur Arzneimittelprüfung. Sowohl auf dem Gebiet der Röntgenstrukturanalyse, als auch in der Flüssig- und Festkörper-NMR-Spektroskopie wird seit Jahren strukturbiologische Forschung auf hohem internationalem Niveau durchgeführt.

Das FZJ betreibt gemeinsam mit der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) das Biomolekulare NMR-Zentrum, das eines der führenden NMR-Zentren in Deutschland ist und einen wichtigen Partner der Roadmap Strukturbiologie der Helmholtz-Gemeinschaft darstellt. Ein Fokus liegt bei den strukturbiologischen Untersuchungen auf der Charakterisierung von Protein-Ligand-Komplexen und der Untersuchung von Membranproteinen. Ferner kommen chemisch-analytische (LA-ICP-MS, AAS, GC-MS, LC-MS, FTICR-MS) sowie molekularbiologische Verfahren (Spiegelbildphagendisplay) und innovative Bildgebungsmethoden mit High-end-Geräten (Höchstfeld-MRT, PET für Human- und Kleintieranwendungen, Hybrid-Verfahren) zum Einsatz.

Für die in vitro Diagnostik entwickeln wir ultrasensitive Assays für die Liquor- und Blutbasierte Labordiagnostik von degenerativen Erkrankungen (M. Alzheimer, M. Parkinson). Bei den in vivo Diagnostika liegt der Schwerpunkt auf klinisch-bildgebenden Verfahren für die frühzeitige, ggf. prämanifeste Identifikation neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen (Schizophrenie, PSP, MSA, M. Alzheimer) sowie für Hirntumoren. Dabei werden, teilweise in Kooperation mit Industriepartnern, sowohl Radiodiagnostika für die molekulare Bildgebung mittels PET (Amyloid-Bildgebung bei Demenzerkrankungen) wie auch Tracer für neuartige spezifisch-bindende Kontrastmittel für die Hochfeld-MRT beforscht. Die evaluierten Zielstrukturen und Effektoren werden in Modellorganismen präklinisch und in Phase I bis IIb-Prüfungen (nach AMG) klinisch getestet.

Das FZJ-Segment der Radionuklid-basierten Wirkstoffe stellt ein Alleinstellungsmerkmal der Helmholtz-Gemeinschaft gegenüber anderen Wirkstoffverbünden dar.

Publikationen

Lecher J, Schwarz CKW, Stoldt M, Smits SHJ, Willbold D, Schmitt L. RTX toxin transporters tether its substrate prior to secretion via the unique function of its N- terminal domain. Structure 20, 1778-1787 (2012).

Schünke S, Stoldt M, Lecher J, Kaupp UB, Willbold D. Structural insights into conformational changes of a cyclic nucleotide-binding domain in solution from Mesorhizobium loti K1 channel. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 108, 6121-6126 (2011).

Zhang J., Baker M.L., Schröder G.F., Douglas N.R., Reissmann S., Jakana J., Dougherty M., Fu C.J., Levitt M., Ludtke S.J., Frydman J., Chiu W. Mechanism of folding chamber closure in a group II chaperonin. Nature. (2010) 463: 379-383.

Schröder G.F., Levitt M., Brunger A.T. Super-resolution biomolecular crystallography with low-resolution data. Nature. (2010) 464: 1218-1222.

Funke SA, van Groen T, Kadish I, Bartnik D, Nagel-Steger L, Brener O, Sehl T, Batra-Safferling R, Moriscot C, Schoehn G, Horn AHC, Müller-Schiffmann A, Korth C, Sticht H, Willbold D. Oral Treatment with the D-Enantiomeric Peptide D3 Improves Pathology and Behavior of Alzheimer’s disease Transgenic Mice. ACS Chem. Neurosci. 1, 639-648 (2010).

Müller-Schiffmann A, März-Berberich J, Andrjevna A, Rönicke R, Bartnik D, Brener O, Kutzsche J, Horn AHC, Hellmert M, Polkowska J, Gottmann K, Reymann K, Funke SA, Nagel-Steger L, Moriscot C, Schoehn G, Sticht H, Willbold D, Schrader T, Korth C. Combining independent drug classes into superior, synergistically acting hybrid molecules. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 49, 8743-8746 (2010).

Onur O.A., Schlaepfer T.E., Kukolja J., Bauer A., Jeung H., Patin A., Otte D.M., Shah N.J., Maier W., Kendrick K.M., Fink G.R., Hurlemann R. The N-methyl-D-aspartate receptor co-agonist D-cycloserine facilitates declarative learning and hippocampal activity in humans. Biol. Psychiatry. (2010) 67: 1205-1211.

Schwarten M, Mohrlüder J, Ma P, Stoldt M, Thielmann Y, Stangler T, Hersch N, Hoffmann B, Merkel R, Willbold D. Nix directly binds to GABARAP: A possible crosstalk between apoptosis and autophagy. Autophagy 5, 690-698 (2009).

Schünke S, Stoldt M, Novak K, Kaupp UB, Willbold D. Solution structure of the M.loti K1 channel cyclic nucleotide binding domain in complex with cAMP. EMBO Rep. 10, 729-735 (2009).

Glück JM, Wittlich M, Feuerstein S, Hoffmann S, König BW and Willbold D. Integral membrane proteins in nanodiscs can be studied by solution NMR spectroscopy. J. Am. Chem. Soc. 131, 12060-12061 (2009).

Stöhr J., Weinmann N., Wille H., Kaimann K., Nagel-Steger L., Birkmann E., Panza G., Prusinder S.B., Eigen M., Riesner D. Mechanisms of prion protein assembly into amyloid. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. (2008) 105: 2409-2414.

Elfrink K., Ollesch J., Stoehr J., Willbold D., Riesner D., Gerwert K. Structural changes of membrane-anchored native PrPC. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. (2008) 105: 10815-10819.

Kontakt

  • Prof. Dr. Dieter Willbold

    Direktor Strukturbiochemie

    Forschungszentrum Jülich

    52425 Jülich

    Telefon: 02461 61-2100
    Fax: 02461 61-2023
    E-Mail: Kontakt

  • Prof. Dr. Andreas Bauer

    Institut für Neurowissenschaften und Medizin

    Forschungszentrum Jülich

    52425 Jülich

    Telefon: 02461 61-4288
    Fax: 02461 61-8273
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