Labor Ralser: Biochemie und Systembiologie des Stoffwechsels

Das Leben basiert auf tausenden chemischen Reaktionen, die in ihrer Gesamtheit als Zellstoffwechsel bekannt sind. Dieses Reaktionsnetz- werk ist hoch dynamisch and passt sich an biologisch relevante Situationen an. Wir untersuchen mithilfe der Kombination von funktioneller Genomik und Massenspektrometrie die regulatorischen Funktionen des Zellstoffwechsels und wie seine Dynamik aufrecht erhalten wird.

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Forschungsschwerpunkte

Der Zellstoffwechsel wurde lange als eine statische Abfolge biochemischer Reaktionen betrachtet. Er ist jedoch hoch dynamisch und spielt bei vielen biologisch wichtigen Phänomenen eine Rolle, z.B. bei der Anpassung an sich stets verändernde Umweltbedingungen, der Zellalterung und -teilung. Diese Eigenschaften ziehen unsere Aufmerksamkeit auf den Stoffwechsel, z.B. wenn wir über Wege zur Entwicklung von Therapien gegen Krebs oder neurodegenerative Erkrankungen oder den Alterungsprozess nachdenken. Wir forschen vorrangig auf folgenden Gebieten:

  • die regulatorische Funktion und Dynamik des metabolischen Netzwerkes
  • die systematische Identifikation von Gen-Metabolismus Interaktionen
  • die Kooperation von Zellen zum Nährstoffaustausch
  • die Evolution des Kohlenhydratstoffwechsels
  • die Entwicklung von Hochdurchsatzverfahren zur Metabolom- und Proteommessung

Als Modellorganismus greifen wir häufig auf die Hefe Saccharomyces cerevisiae zurück. Die Arbeit mit diesem einzelligen Eukaryonten reduziert die Komplexität in unseren Untersuchungen, sowie die Tendenz zu einer veränderten metabolischen Aktivität wie sie in Säugerzellkultursystemen gefunden werden kann. Außerdem gibt es für Hefe eine Fülle an genetischen und biochemischen Techniken, die es uns ermöglichen, mit bis zu tausenden Mutanten parallel zu arbeiten. Die Kombination von funktioneller Genomik und Massenspektrometrie, plus die Entwicklung spezialisierter Computerprogramme zur Datenauswertung, ermöglicht die Entdeckung von Mustern der metabolischen Kontrolle, Rekonfiguration und Adaptation. Die Simplizität des Modellorganismus einerseits, erlaubt es uns ein 'Multi-Omics' Labor zu sein und andererseits einige der komplexesten biologischen Fragenstellungen anzugehen.

Im Rahmen des nationalen Forschungskerns für Massenspektrometrie (BMBF) arbeiten wir an der Koordination und Etablierung von massen- spektrometrischen Hochdurchsatzverfahren für die Durchführung klinischer und epidemiologischer Studien.

 

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Ausgewählte Publikationen

Forschungsartikel

Demichev V. et al. Nat Methods 2020

Gosmann T.I. et al. Curr Biol 2019

Olin-Sandoval V. et al. Nature 2019

Keller M.A. et al. Nature Ecol and Evol 2017

Alam M.T. et al. Nature Commun 2017

Mülleder M. et al. Cell 2016

Alam M.T. et al. Nature Microbiology 2016

Campbell K. et al. eLife 2015

Keller M.A. et al. Mol Syst Biol 2014

Grüning N.M. et al. Cell Metabolism 2011 

Ralser M. et al. Nature Biotechnol 2009

Ralser M. et al. J Biol 2007

 

 

Reviews

Stincone A. et al. Biol Rev Camb Soc 2015

Miller-Fleming L et al.  J Mol Biol 2015

 

Kommentare

Patil K.R. & Ralser M. Cell 2018

Grüning N.M. & Ralser M. Nature 2011